Теория и методика подтягиваний на перекладине. Часть 3.

Теория и методика подтягиваний на перекладине. Часть 3.

Глава 7. Развитие динамической силовой выносливости мышц, участвующих в подтягивании. 2

7.1 Мышцы, производящие подъём/опускание туловища. 2

7.2 Строение мышечных волокон и механизм мышечных сокращений. 5

7.2.1 Строение и химический состав скелетных мышц. 5

7.2.3 Изменение величины силы в фазе подъёма. 12

7.3 Изменения в мышечных волокнах под влиянием различных тренировочных воздействий. 15

7.3.1 Особенности различных типов мышечных волокон. 16

7.3.2 Увеличение количества миофибрилл в быстрых мышечных волокнах. 17

7.3.3 Увеличение количества митохондрий в быстрых мышечных волокнах. 19

7.3.4 Параллельное увеличение количества митохондрий и миофибрилл в быстрых мышечных волокнах 22

7.3.5 Увеличение количества миофибрилл в медленных мышечных волокнах. 23

7.3.6 Увеличение количества митохондрий в медленных мышечных волокнах. 25

7.3.7 Схема изменений в мышечных волокнах под воздействием нагрузки. 26

7.4 Энергообеспечение динамической работы при подтягивании. 27

7.4.1 Энергообеспечение динамической работы при подтягивании в оптимальном соревновательном темпе 28

7.4.2 Энергообеспечение динамической работы при подтягивании в низком темпе. 29

7.4.3 Энергообеспечение динамической работы при подтягивании в повышенном темпе. 30

7.4.4 Энергообеспечение динамической работы при подтягивании в максимальном темпе. 31

7.5 Оценка уровня развития силовых способностей по внешним признакам. 31

7.6 Динамические силовые способности и результат в подтягивании. 35

7.7 Условия для повышения динамических силовых способностей. 38

7.9 Взаимосвязь процессов образования и удаления молочной кислоты при выполнении подтягиваний. 41

7.10 Развитие динамической выносливости повторно-серийным методом. 43

7.10.1 Особенности построения тренировочной нагрузки. 44

7.10.4 Область применения повторно-серийного метода. 49

7.10.5 Описание тренировочного процесса с применением повторно-серийного метода. 50

7.10.6 Модификация повторно-серийного метода. 52

7.10.7 Пример тренировки повторно-серийным методом с большими грузами и использованием режима «отдых-пауза. 53

7.11 Классификация отказов при подтягивании на перекладине. 55

Глава 7. Развитие динамической силовой выносливости мышц, участвующих в подтягивании.

Анализируя соревновательные раскладки ведущих спортсменов-полиатлонистов, способных подтянуться 60 и более раз, можно придти к простому выводу.

Для того чтобы за 4 минуты подтянуться 60 и более раз, нужно за 3 минуты подтягиваться не менее 50 раз. Для того чтобы за 3 минуты подтянуться не менее 50 раз, нужно за 2 минуты подтягиваться не менее 37 раз. Для того чтобы за 2 минуты подтянуться не менее 37 раз, нужно за первую минуту успеть подтянуться не менее 22 раз.

Но ведь для того чтобы после 22 подтягиваний за минуту спортсмен был способен выполнять упражнение ещё в течение 3 минут, у него к началу второй минуты должен оставаться достаточный для этого резерв силовых способностей. Следовательно, 22 раза в минуту – это далеко не предельные возможности спортсмена, т.к. в противном случае на второй минуте произошло бы закисление рабочих мышц, и спортсмен был бы вынужден прекратить выполнение подтягиваний.

Попробуем оценить необходимый резерв силы, исходя из следующих данных: спортсмен на соревнованиях подтягивается за 4 минуты 45 раз, выполняя на первой минуте 18 подтягиваний. При этом в тесте на максимальное количество подтягиваний за 1 минуту его результат составляет 28 раз. Тогда в соревновательном подходе спортсмен использует свои динамические силовые способности на 18/28*100%=65%, т.е. его резерв силы составляет 35%. Для того чтобы с таким же запасом силы подтягиваться в темпе 22 раза за первую минуту, спортсмену нужно развить свои силовые способности до уровня, позволяющего в 1 минутном тесте подтянуться 22*100/65=34 раза.

Аналогичным образом можно оценить силовой потенциал спортсмена для двух, трёх и четырёх минут выполнения упражнения.

Какие механизмы энергопродукции обеспечивают динамическую работу по подъёму туловища на 1, 2,3 и 4 минутах выполнения упражнения, как сократительные свойства мышечных волокон влияют на результат, каким образом различные структурные элементы мышечных волокон связаны с силой и продолжительностью мышечных сокращений – эти и другие вопросы будут рассмотрены в данной главе. Таким образом, будет сделана попытка раскрыть взаимосвязь между сократительными возможностями, метаболическими свойствами, морфологическим строением мышечных волокон и проследить их влияние на спортивный результат в подтягивании.

Строение мышечных волокон и механизм мышечных сокращений

Статическая сила, динамическая сила, статическая силовая выносливость, динамическая силовая выносливость… - физические качества, уровень развития которых определяет спортивный результат в подтягивании.

Миофибриллы, митохондрии, саркоплазматический ретикулум… - структурные элементы мышечной клетки, участвующие в преобразовании потенциальной химической энергии в полезную механическую работу или мышечное напряжение.

Креатинфосфатная реакция, гликолиз, аэробное окисление – механизмы энергообеспечения, которые служат делу обеспечения непрерывного ресинтеза АТФ в работающих мышцах.

Медленные окислительные, быстрые гликолитические, быстрые окислительно-гликолитические – типы мышечных волокон, отличающихся по скорости сокращения, активности ферментов ресинтеза АТФ, преимущественным механизмам энергопродукции.

Попробуем увязать между собой физические качества спортсмена, физиологию мышечного сокращения и биохимические процессы, происходящие в мышечных клетках.

Для этого предварительно рассмотрим строение мышечного волокна и механизм мышечного сокращения в той степени, в которой это необходимо для подтягиваний.

Митохондрии, одни из важнейших структурных компонентов мышечного волокна, располагаются цепочками вдоль миофибрилл (рисунок 7.3), тесно соприкасаясь с мембранами ретикулума. В митохондриях протекает аэробное окисление углеводов, жиров и аминокислот, а за счёт энергии, выделяющейся при окислении, происходит ресинтез АТФ.

Митохондрии ограничены двумя мембранами (рисунок 7.4). Наружняя митохондриальная мембрана имеет ровные контуры, не образует выпячиваний или складок. Наружную мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство. Внутренняя мембрана ограничивает внутреннее содержимое митохондрии, ее матрикс. Характерной чертой внутренней мембраны митохондрий является их способность образовывать многочисленные выпячивания внутрь митохондрий. Такие выпячивания чаще всего имеют вид плоских гребней, или крист, существенно увеличивая поверхность внутренней мембраны. Мембраны митохондрий построены из белка и содержащих фосфорную кислоту жироподобных веществ - фосфолипидов. На внутренней мембране в определённом порядке расположены биологические катализаторы – ферменты, при помощи которых происходят окислительные процессы, а также компоненты дыхательной цепи – главной системы превращения энергии в митохондриях. На внешней мембране митохондрий в определённом порядке расположены ферменты, не имеющие отношения к дыхательной цепи. Немало ферментов в растворённом виде содержится и в матриксе. Кроме того, матрикс митохондрий содержит рибосомы и митохондриальную ДНК.

Великое множество миофибрилл, содержащихся в мышечных волокнах, требуют большого количества АТФ, которое должно быть доставлено к каждому саркомеру миофибрилл. На продольных ультратонких срезах скелетных мышц в электронном микроскопе видны многочисленные округлые мелкие сечения митохондрий, располагающихся в соседстве с саркомерами. Если же исследовать поперечные срезы мышечных волокон на уровне Z-дисков (см. п.7.2.1.2), то видно, что мышечные митохондрии представляют собой не мелкие шарики или палочки, а как бы паукообразные структуры, отростки которых могут ветвиться и простираться на большие расстояния, иногда через весь поперечник мышечного волокна. При этом разветвления митохондрий окружают каждую миофибриллу в мышечном волокне, снабжая их АТФ, необходимой для мышечного сокращения. Следовательно, в плоскости z-диска митохондрии представлены типичным митохондриальным ретикулумом – единой митохондриальной системой. Такой пласт или этаж митохондриального ретикулума повторяется дважды на каждый саркомер, а все мышечное волокно имеет тысячи поперечно расположенных поэтажных пластов митохондриального ретикулума. Было обнаружено, что между этажами вдоль миофибрилл располагаются нитчатые митохондрии, соединяющие эти митохондриальные пласты. Тем самым создается трехмерная картина митохондриального ретикулума, проходящего через весь объем мышечного волокна [28].

Предполагается, что с помощью специальных межмитохондриальных соединений или контактов может происходить функциональное объединение отдельных митохондрий и митохондриальных ретикуломов в единую энергетическую систему, позволяющую всем миофибриллам в мышечном волокне сокращаться синхронно по всей длине, поскольку механизм взаимодействия митохондрий посредством межмитохондриальных контактов может обеспечить синхронное поступление АТФ во все участки сокращающегося мышечного волокна.

Механизм кооперации и синхронизации работы митохондрий позволяет вести синтез АТФ в любой точке поверхности внутренней мембраны таких разветвлённых митохондрии, обеспечивая энергией для сокращения те участки мышечного волокна, где в этом возникает необходимость. Но связывание отдельных митохондрий в единую цепь с помощью межмитохондриальных контактов наряду с очевидными преимуществами имеет и существенный недостаток. Дело в том, что при функциональном объединении митохондрий в единую митохондриальную систему любое существенное повреждение (пробой) её внутренней мембраны приводит к потере способности к ресинтезу АТФ сразу у всей объединённой группы митохондрий.

При проведении серии развивающих тренировок по подтягиванию направленных на развитие статической выносливости мышц-сгибателей кисти нередко используется метод выполнения нагрузки «до отказа». Если тренировки разделены недостаточным для восстановления интервалом отдыха, после проведения 4-5 развивающих тренировок подряд, в ходе которых может наблюдаться существенный прирост времени виса (т.е. увеличение аэробных возможностей мышц), неожиданно наступает срыв адаптации и возврат времени виса к первоначальному уровню.

Например, если спортсмен форсирует тренировочный процесс и выполняет через день по 4-6 подходов до отказа, подняв за 2 недели вис с подтягиванием в темпе 1 раз в 8 секунд с 2 до 4 минут (такое возможно у квалифицированных спортсменов, например, после длительного вынужденного перерыва в тренировках), то внезапно – без видимых причин - время виса может упасть до прежних двух минут и даже меньше.

Долгое время было непонятно, почему так происходит. В качестве одной из возможных причин называлась перегрузка нервной системы тренировками до отказа. Но срыв адаптации обычно происходил на фоне эмоционального подъёма от быстрого прогресса тренировочных результатов и связанного с этим желания тренироваться всё больше и больше и имел мало общего с нервным срывом.

Возможно, что резкое падение результатов происходит из-за пробоя внутренней мембраны митохондриальной системы мышечного волокна, вследствие, например, чрезмерного закисления мышц на предшествующей срыву адаптации тренировке. В этом случае повреждение небольшого по площади участка любой из митохондрий, входящих в митохондриальную сеть, должно приводить к отключению механизма аэробного окисления сразу во всей сети.

Тренировки с облегчением в 5-7% от веса тела позволяют резко (в 1,5 – 2 раза) увеличить объём тренировочной работы за счёт увеличения количества подтягиваний в подходе с соответствующим увеличением времени выполнения подхода. При этом энергопродукция смещается в сторону аэробного окисления, всё в большей степени активизируя работу митохондриальной системы. Серия развивающих тренировок с облегчением без должного интервала отдыха между ними также может привести к скачкообразному падению результатов, что также может быть объяснено повреждением внутренних мембран митохондрий продуктами метаболизма.

Можно ли каким-либо образом почувствовать приближение момента срыва адаптации и, снизив нагрузку, предотвратить это нежелательное явление?

Биологическое окисление, протекающее в митохондриях, состоит в окислении органических субстратов, например глюкозы, до углекислого газа и воды с выделением около 680 ккал (в расчёте на 1 моль, т.е. 180 г глюкозы), которая в дальнейшем идёт на создание макроэнергетической связи в молекуле АТФ (фосфорилирование АДФ). Окисление и фосфорилирование – это два, в принципе, независимых процесса, которые для эффективного ресинтеза АТФ должны быть сопряжены. Сопряжение окисления и фосфорилирования происходит на внутренних мембранах митохондрий. Поэтому, когда мембраны повреждены, происходит разобщение этих процессов. Реакции окисления глюкозы продолжают идти, а ресинтез АТФ замедляется или прекращается. И сейчас даже неважно, что является причиной повреждения мембран – избыток молочной кислоты, недостаток кислорода или повышенное его потребление, свободнорадикальное окисление или это происходит по каким-то иным причинам. Важно, что при повреждении мембран митохондрий в результате чрезмерного воздействия тренировочных нагрузок нарушается процесс ресинтеза АТФ, а энергия, выделяющаяся в процессе биологического окисления, теперь может превращаться только в тепло, приводя к локальному нагреву мышечной ткани.

Но одним из отдалённых признаком перетренированности является внезапная испарина, выступающая не только на лбу, но и на рабочих мышцах спортсмена в начале выполнения даже не очень напряжённой нагрузки. Возможно, таким образом организм реагирует на начинающийся процесс разобщения окисления и фосфорилирования, связанный с повреждением мембран митохондрий. Поэтому, если после серии развивающих нагрузок на очередной тренировке вы начинаете по непонятным причинам сильно потеть, стоит задуматься: а не перебрали ли вы с нагрузкой?

В любом случае безопасным (но в то же время обеспечивающим прогресс) считается вариант, когда тяжёлые развивающие тренировки проводятся не чаще одного раза в 5 – 7 дней.

Экспериментальные данные говорят в пользу того, что увеличение числа митохондрий происходит путём роста и деления предшествующих митохондрий. Более того, митохондрии обладают собственным генетическим аппаратом, т.е. обладают полной системой авторепродукции, хотя и находящейся под генетическим контролем со стороны клеточного ядра [28].

Все митохондрии в теле человека наследуются от матери, а не от отца, поэтому способность к длительному выполнению упражнений передаётся по материнской линии.

По форме и размеру митохондрии напоминают бактерий; они содержат собственную ДНК и размножаются делением. Эти и другие факты привели к возникновению гипотезы о том, что много миллионов лет назад бактерии проникли в более высокоразвитые клетки и прочно обосновались в них, потеряв былую самостоятельность и со временем превратившись в клеточные органеллы, которые теперь называют митохондриями [30].

Сократительные элементы – миофибриллы – занимают большую часть объёма мышечных клеток. Миофибриллы состоят из многочисленных параллельно расположенных нитей – филаментов. Перегородки, называемые Z – пластинками, разделяют их на отдельные участки, называемые саркомерами. Строение саркомера мышечного волокна показано на рисунке 7.5.

Мышечные нити – филаменты бывают двух типов: толстые и тонкие.Толстые имеют диаметр около 10 нм (1 нм = 10^{-9 м), а тонкие – около 5 нм. Толстые нити, состоящие из белка миозина, расположены в дисках А (рис. 7.3, 7.5), а тонкие, основным белком которых является актин, находятся в дисках}I, частично заходя в диск А. Середину диска I пересекает Z – пластинка, соединяющая тонкие нити между собой и с сарколеммой. В поперечном сечении толстые и тонкие нити располагаются правильными шестиугольниками так, что каждая толстая нить окружена шестью тонкими, а каждая тонкая нить может вступать в контакт с тремя толстыми [24].

Рисунок 7.5. Строение саркомера поперечнополосатого мышечного волокна: А — электронная микрофотография (малое увеличение), на которой четко видна структура саркомера; Б — схема саркомера; В — электронная микрофотография с высокой разрешающей способностью; Г — поперечное сечение саркомера на различных уровнях, видно положение толстых и тонких нитей в различных участках покоящегося саркомера (по Х. Хаксли)

Из-за особенностей своих оптических свойств миозиновые нити, находящиеся в середине саркомера, выглядят в световом микроскопе тёмной полосой, а актиновые нити – светлой. Именно в результате такого периодического чередования светлых и тёмных полос в бесчисленных саркомерах миофибриллы выглядят поперечно-полосатыми.

Производится подтягивание с отягощением в виде отрезков цепи, прикреплённых с помощью шнура к поясу спортсмена и лежащих на полу в исходном положении. По мере движения в фазе подъёма туловища спортсмен будет ощущать всё возрастающую нагрузку на мышцы, достигающую максимального значения на уровне грифа перекладины. Такое упражнение способствует увеличению резерва силы преимущественно на верхнем участке траектории движения. Отсутствие отягощения в исходном положении позволяет снизить нагрузку на кисти по сравнению с предыдущим упражнением, и даёт возможность выполнить в подходе б о льшее количество подтягиваний, способствуя более активному участию в работе быстрых окислительных мышечных волокон.

Прииспользовании « лесенки » выполняется серия подходов таким образом, что количество подтягиваний в каждом последующем подходе увеличивается на некоторое число, в простейшем случае – на единицу, относительно первого подхода серии, число подтягиваний в котором может также может быть равно единице (обычно от 1 до 5). Таким образом, в случае « лесенки » серия подходов может выглядеть как 1, 2, 3, …N, где N – наибольшее количество подтягиваний, выполняемых в последнем подходе.

После каждого подхода спортсмен спрыгивает с перекладины и делает небольшую паузу отдыха, которая может увеличиваться от подхода к подходу вместе с ростом числа повторений в подходе.

Чем большее количество подтягиваний будет выполняться в подходе, тем в большей степени будут рекрутироваться более высокопороговые мышечные волокна, а ресинтез АТФ в мышцах всё больше будет смещаться в сторону анаэробного гликолиза.

Механизм аэробного окисления, функционирующий в паузах отдыха между подходами, постепенно увеличивает мощность энергопродукции, а когда все окислительные мышечные волокна (и быстрые и медленные) оказываются вовлечены в работу, выходит на свой максимальный уровень. Подключение к работе быстрых гликолитических волокон по мере нарастающего утомления приводит к тому, что, начиная с некоторого подхода (в зависимости от уровня тренированности спортсмена) количество производимого в мышцах лактата начинает превышать возможности организма по его утилизации, в связи с чем начинается закисление рабочих мышц.

Для спортсмена важно не пропустить этот момент и прервать серию – в случае использования « лесенки », либо начать уменьшение количества подтягиваний в последующих подходах – при достижении пика « пирамиды ». Уменьшение количества подтягиваний в подходах на нисходящей части « пирамиды » не обязательно будет происходить с тем же шагом, что и на её восходящем участке. Шаг снижения нагрузки должен соответствовать скорости нарастания утомления и обеспечивать работу мышц в условиях относительно небольшого их закисления при интенсивном функционировании митохондрий, поскольку в противном случае будут развиваться не окислительные, а гликолитические возможности (в ущерб окислительным).

1Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры, - М.: Физкультура и спорт. – 1991

2 Зимкин Н.В. Физиология человека, - М.: Физкультура и спорт. – 1975

3 Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. – М.: Просвещение. – 1989

4 Иваницкий М.Ф. Анатомия человека. – М.: Физкультура и спорт. – 1985

5 Теория и методика физической культуры: Учебник / Под. ред. проф. Ю.Ф.Курамшина.

– 2-е изд., испр. – М.: Советский спорт, 2004. – 464с.

6 Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика. Учебник для 8 класса средней школы. Издание пятое. – М.:Просвещение. – 1981

7 Крестовников А.Н. Очерки по физиологии физических упражнений. –

8 Верхошанский Ю.В. Основы специальной физической подготовки спортсменов. –

9 Физиология мышечной деятельности: Учеб. для ин-тов физ. культ./Под ред. Я. М. Коца. – М.: Физкультура и спорт. – 1982. – 347 с., ил.

11 Михайлов С.С. Спортивная биохимия: Учебник.- Спб.: ГАФК им П.Ф.Лесгафта, 2002.,250с.

12 Пёрышкин А.В., Крауклис В.В. Курс физики. Учебник для средней школы, ч1.,

13 Путилов К.А. Курс физики, том 1. - М.: ГИТТЛ. – 1954

14 Элементарный учебник физики, том 1. /Под ред. Г.С. Ландсберга. – М.: Наука. – 1975

15 Городниченко Э.Т. Оценка работоспособности двигательного аппарата человека по

показателям статической выносливости и импульса силы., Интернет-публиикация.

16 Тхоревский В.И., Пичугина Е.В.//Физиология мышечной деятельности: Тез. докл.

17 Гальперин С.И. Физиология человека и животных. Учебное пособие для ун-тов и пед ин-тов. М., «Высш. школа», 1977

18 Верхошанский Ю.В. Основы специальной силовой подготовки в спорте. –

19 Спортивная физиология: Учеб. для ин-тов физ. культ./Под ред. Я. М. Коца. –

20 Кожуркин А.Н. Метод тренировки в подтягивании на перекладине со сбалансированным распределением отягощений., журнал «Полиатлон» №3, сентябрь 1996., с.43-51

21 Донской Д.Д. Биомеханика физических упражнений. –

22 Официальный протокол результатов по тяжёлой атлетике ХХVI Олимпийских игр в Атланте

23 Платонов В.Н. Подготовка высококвалифицированных спортсменов. – М.: Физкультура и спорт. – 1986

24 Яковлев Н.Н. Химия движения: Молекулярные основы мышечной деятельности.-

25 Самусев Р.П. Атлас анатомии человека: Учеб. пособие для студентов сред. мед. заведений/Р.П.Самусев, В.Я.Липченко.-5-е изд., перераб. и доп. – М., 2005. – 704с.:ил.

26 Физиология человека: В 3- томах. Пер. с англ./Под ред. Р.Шмидта и Г. Тевса. М.: Мир, 1996.

27 Й.Роен, Ч.Йокочи, Э.Лютьен-Дрекол Большой атлас по анатомии изд. Внешсигма

29 А.Кузнецов Интернет-публикация на портале www.vechnayamolodost.ru

30 И. Северина Были ли митохондрии бактериями? «Химия и жизнь», 1973, №1 http://school-collection.edu.ru/catalog/res/9921766a-f792-060d-0496-59d665193548/?fullView=1&from=6b7682f5-a3ad-39b0-be0b-cb4046204c07&interface=electronic&rubric_id%5B%5D=26155

31 Никитюк Б.А., Гладышева А.А. Анатомия и спортивная морфология (практикум): Учебное пособие ля институтов физической культуры – М.: Физкультура и спорт, 1989. – 176с., ил.

32 Мякинченко Е.Б. Концепция воспитания локальной выносливости в циклических видах спорта: Дисс. доктора пед. наук: 13.00.04 – М.: РГБ, 2003

33 Кожуркин А.Н.. Об использовании соревновательных шаблонов компьютерной программы «Пищалка XML» в тренировке по подтягиванию на перекладине.

34 Кожуркин Д.А. Компьютерный темполидер «Пищалка»

35 Д. Арноу, А. Лехнер Руководство по подтягиванию на одной руке

36 Анохин П. К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем., 1973

Интернет-публикация: http://www.galactic.org.ua/Prostranstv/anoxin-7-1.htm

37 Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам – М.: Медицина, 1988. – 256 с.: ил.

38 Габрысь Томаш Анаэробная работоспособность спортсменов: лимитирующие факторы, тесты и критерии, средства и методы тренировки.: Дисс. доктора пед. наук: 13.00.04 – М.: РГБ, 2000

39 Павлов С.Е. Основы теории адаптации и спортивная тренировка //Теор. и практ. физ. культ." 1999, № 1. http://lib.sportedu.ru/press/tpfk/1999N1/p12-17.htm

40 Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С Концепции современного естествознания: Учебное пособие http://nrc.edu.ru/est/pos/index.html

41 Биохимия мышечной деятельности: учеб. для студентов вузов физ. воспитания и спорта / Волков Н.И. [и др.]. - Киев: Олимп. лит., 2000. - 503 с.: ил. http://forum.steelfactor.ru/index.php?act=Search&CODE=show&searchid=bfe1351f57eeb53135caf2d6a4587d0d&search_in=posts&result_type=posts&highlite=%2B%E2%EE%EB%EA%EE%E2+%E1%E8%EE%F5%E8%EC%E8%FF

42 Бойко В.В. Целенаправленное развитие двигательных способностей человека. – М.: Физкультура и спорт, 1987.-144 с., ил.