Источники энергии во время бега: что необходимо знать, чтобы улучшить свои результаты

Train For Gain +24
Блог о спорте и здоровом образе жизни
Источники энергии во время бега: что необходимо знать, чтобы улучшить свои результаты
Понимание того, как и когда используются питательные вещества во время продолжительных нагрузок на выносливость, позволит бегунам грамотно выстроить свой режим питания и тренировок, что обязательно приведет к росту спортивных показателей.

Для обеспечения организма энергией и других важных процессов, необходимых для поддержания нормальной клеточной активности, бегунам, как и всем людям, требуются белки, жиры и углеводы. С помощью химических реакций они преобразовываются в определенную форму энергии, которую мышцы используют для работы.

Во время бега основными источниками топлива, используемыми для получения энергии, являются углеводы и жиры, на белок же приходится лишь небольшая часть производимой энергии1.

 

Преобразование углеводов в энергию

Углеводы являются ключевым элементом в питании бегуна, 1г углеводов обеспечивает 4 ккал; этого достаточно, что пробежать 64м2. Таким образом, банан, который содержит 25г углеводов - при преобразовании его в энергию - позволит преодолеть 1600м.

Существует три типа углеводов: моносахариды, дисахариды и полисахариды3.

Моносахариды это простые углеводы, которые включают в себя от 3 до 7 атомов углерода. Существуют десятки видов моносахаридов – фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, ксилоза - но наиболее важным из них для бегунов является глюкоза, или сахар в крови.

Глюкоза играет главную роль в клеточном дыхании и обеспечении энергией мышечных тканей. При ее расщеплении происходит образование аденозинтрифосфата (АТФ), формы химической энергии, которая необходима для всех процессов, которые протекают в организме.

В каком бы виде углеводы не поступали в организм с пищей, перед абсорбцией они должны обязательно превращаться в моносахариды.

Дисахариды представляют собой две соединенные вместе молекулы сахара. Столовый сахар, или сахароза, является наиболее распространенным дисахаридом в рационе бегунов и состоит двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы, которую иногда называют фруктовым сахаром, так как она присутствует практически во всех фруктах.

Используя сахарозу, бегуны могут обеспечить некоторую часть своих энергетических потребностей в течение дня. Следующее исследование показало, что от 10 до 20 процентов ежедневного потребления калорий элитными кенийскими бегунами приходится на столовый сахар4.

Полисахариды состоят из трех и более моносахаридов, которые при попадании в пищеварительную систему расщепляются до моносахаридов (чаще всего глюкозы), и могут быть немедленно использованы для производства энергии. Наиболее ценными формами полисахаридов для бегунов, ориентированных на развитие выносливости, являются крахмал, клетчатка (целлюлоза) и гликоген.

Крахмал поступает в организм в наибольших количествах. Он содержится в картошке (около 20%), в хлебе (50-55%), мучных изделиях и крупах (60-80%), и является важным источником углеводов в ежедневном рационе бегуна.

Поступление в организм клетчатки способствует формированию микрофлоры кишечника. Кроме того, употребление продуктов, содержащих клетчатку, помогает вывести избыток холестерола из организма.

Очень полезен прием повышенного количества клетчатки (в виде овощей, хлеба из муки грубого помола или с отрубями) тем бегунам, которые хотят похудеть, так как эти продукты обладают низкой калорийностью и создают ощущение сытости.

Гликоген обеспечивает большую часть энергии, необходимой бегунам для достижения максимальной скорости при нагрузках продолжительностью от 2 до 180 минут. Истощение запасов гликогена тесно связано с сильным ощущением усталости; также было установлено, что это является одним из условий, необходимых чтобы стимулировать мышцы адаптироваться к проводимым тренировкам. Основные запасы гликогена сосредоточены в печени (от 5-6% от массы печени) и в мышцах (от 2-3% от массы).

Глюкоза и гликоген выполняют важную энергетическую функцию и являются главными источниками энергии для всех клеток организма. По этой причине синтез и повышение запасов гликогена являются процессами, которые бегуны должны обязательно учитывать в свой подготовке, ведь чем больше гликогена хранится в мышцах и печени, тем дольше спортсмен поддерживать заданный темп бега.

По мере увеличение скорости возрастает роль углеводов в производстве энергии. Это в первую очередь связано с тем, что при достаточно высоких скоростях задействуется больше быстросокращающихся мышечных волокон, которые обладают плохой способностью окислять жиры. Второй фактор - повышение уровня адреналина, что увеличивает скорость расщепления гликогена в мышцах и стимулирует углеводный метаболизм в целом. Это приводит к тому, что во время бега с высокой интенсивностью адреналин может косвенно блокировать доступ жира в качестве субстрата для выработки энергии 5. В результате этого, поддержание соревновательного темпа на 10 км и выше практически полностью зависит от углеводов как источника топлива.

Прием углеводов во время бега. Еще в 30-ые годы прошлого столетия стало известно, что употребление углеводных напитков в процессе мышечной работы может способствовать повышению выносливости при продолжительных физических нагрузках за счет сохранения запасов мышечного гликогена.

Более поздними исследованиями установлено, что прием спортивного напитка, содержащего углеводы, в течение длительного бега приводит к следующим положительным эффектам:

  • Повышает уровень глюкозы в крови и увеличивает скорость, с которой углеводы поставляют энергию, необходимую для бега, особенно на поздних этапах тренировки или соревнований 6,7;
  • Сохраняет запасы гликогена в печени; это полезно, так как печень может затем высвободить больше глюкозы в кровь во время длительных нагрузок8;
  • Увеличивает поглощение глюкозы мышцами 9;
  • Замедляет скорость разрушения мышечного гликогена, тем самым сохраняя запасы гликогена для поддержания заданного темпа на длинных дистанциях10,11.
 

Преобразование жиров в энергию

Жиры (другое название липиды), как и углеводы, содержат углерод, кислород и водород, однако в жирах соотношение количества атомов водорода к атомам кислорода намного выше. Липиды способны обеспечить вдвое больше энергии, чем эквивалентное количество углеводов: 1 грамм жира дает девять ккал энергии, что достаточно, чтобы пробежать 0,15км12.

Жиры выполняют следующие важные функции в организме:

  • предохраняют от охлаждения и механических повреждений жизненно важные органы;
  • служат поставщиками в организм жирорастворимых витаминов А, D, E, K;
  • являются важным структурным компонентом мембран.

Жирные кислоты представляют собой основной тип липидов, используемый мышечными клетками для создания энергии, необходимой для бега. Эти вещества хранятся в мышцах, жировых клетках и других тканях в виде триглицеридов, которые состоят из трех молекул жирных кислот и одной молекулы глицерина, связанных вместе. Более 95% жира в организме приходится на долю триглицеридов.

Липиды и углеводы являются основными питательными веществами, которые обеспечивают энергетику мышечных сокращений. Мышечные клетки не способны непосредственно окислять жиры, для этого они быть подвержены расщеплению до жирных кислот и глицерола. Этот процесс называется липолизом.

При окислении одних лишь липидов максимальная скорость образования АТФ составляет около 1 ммоль*с-1*кг-1смт, что эквивалентно интенсивности бега при 50-60% МПК (VO2max).

Жиры составляют большую часть энергетического запаса в организме человека, но, к сожалению, они проявляют низкую скорость окисления по отношению к скорости окисления мышечного гликогена. Тем не менее, с их помощью возможно обеспечить все потребности в энергии при длительной мышечной работе низкой интенсивности (на уровне менее 40% МПК).

В отличии от гликогена, запасы которого в организме ограничены, жир в этом смысле представляет собой надежный и долгосрочный источник топлива. Даже худой бегун весом 54 кг, который имеет всего 4% жира (соответственно 2,2 кг жировой массы), способен пробежать почти 274 км, используя лишь жир в качестве источника энергии, тогда как полагаясь исключительно на запасы углеводов, он сможет преодолеть 29-32 км.

Это означает, что бегуны на выносливость должны питаться и тренироваться таким образом, чтобы в конечном итоге производить меньше энергии из углеводов и стимулировать большее потребление жиров в качестве топлива во время бега.

Научно доказано, что запасы жиров в мышцах тренированных людей используются более эффективно, при этом он могут окисляться при более интенсивных физических нагрузках.

 

Преобразование белков в энергию

По своему строению белки представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Помимо углерода, кислорода и водорода, белки включают в себя дополнительный элемент – азот, также в состав двух аминокислот входит сера.

Для нормального функционирования организму необходимо по крайней мере 20 типов аминокислот, некоторые из них не синтезируются в организме человека и поэтому должны обязательно присутствовать в пище.

Как и в случае с углеводами, 1 г белка содержит 4 ккал энергии.

Белки могут обеспечить энергию для бега двумя способами. В первом случае, аминокислота, называемая аланином, преобразуется в печени в глюкозу, которая через кровь попадает в мышцы, где используется для немедленного производства энергии или создания гликогена. Во-вторых, многие аминокислоты могут превращаться внутри мышечных клеток в соединения, называемые метаболическими интермедиатами, которые затем могут быть непосредственно расщеплены с образованием АТФ13.

Если беговая тренировка или соревнование длится менее часа, белки, как правило, обеспечивают от 2 до 6 процентов от общих энергозатрат. При более продолжительных нагрузках на белки может приходиться от 5 до 15 процентов производимой энергии в последние минуты работы14.

  1. Metabolism of substrates: energy substrate metabolism during exercise and as modified by training (www.ncbi.nlm.nih.gov)
  2. McMurray, W. Essentials of human metabolism. New York: Harper & Row, 1977.
  3. McArdle, W. et al. Exercise physiology: Energy, nutrition, and human performance. Baltimore: Williams & Wilkins, 1996.
  4. Food and Macronutrient Intake of Elite Kenyan Distance Runners (https://www.researchgate.net/publication/40708732_Food_and_Macronutrient_Intake_of_Elite_Kenyan_Distance_Runners)
  5. Lipid metabolism during exercise. In Exercise Metabo- lism, M. Hargreaves and L. Spriet, eds. Champaign, IL: Human Kinetics, 1995, pp. 99-130.
  6. Coyle, E. et al. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. Journal of Applied Physiology, Vol. 61, pp. 165-172, 1986
  7. Coggan, A. and Coyle, E. Reversal of fatigue during prolonged exercise by carbohydrate infusion or ingestion. Journal of Applied Physiology, Vol. 63, pp. 2388-2395, 1987.
  8. Bosch, A. et al. Influence of carbohydrate ingestion on fuel substrate turnover and oxidation during prolonged exercise. Journal of Applied Physiology, Vol. 76, pp. 2364- 2372, 1994.
  9. McConell, G. et al. Effect of carbohydrate ingestion on glucose kinetics during exercise. Journal of Applied Physiology, Vol. 77, pp. 1537-1541, 1994.
  10. Tsintzas, O. et al. Carbohydrate ingestion and single muscle fibre glycogen metabolism during prolonged running in men. Journal of Applied Physiology, Vol. 81, pp. 801-809, 1996.
  11. Tsintzas, O. et al. Influence of carbohydrate supplemen- tation early in exercise on endurance running capacity. Medicine & Science in Sports & Exercise, Vol. 28, pp. 1373- 1379, 1996.
  12. Stanley, W. and Connett, R. Regulation of muscle car- bohydrate metabolism during exercise. FASEB Journal, Vol. 5, pp. 2155-2159, 1991.
  13. Voet, D. and Voet, J. Biochemistry. Menlo Park: Benjamin- Cummings, 1996
  14. Amino Acid Metabolism During Exercise and Following Endurance Training link.springer.com

Литература:

  1. «Running Science»/Owen Anderson, PhD, Human Kinetics 2013
  2. «Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки», Рон Мохан, Майкл Глессон, Пауль Л.Гринхафф, Киев 2001
  3. «Биохимия» Учебное пособие, В.Н. Черемисов, Москва 2009

Автор: Сергей Рыков

+1
Читайте также