У статті про анаеробному і аеробному енергоутворення ми розглянули різні способи добування енергії. Логічно припустити, що і у м'язових волокон існує якась схильність до отримання енергії тим чи іншим способом. Перш ніж ми розглянемо типи м'язових волокон, коротко відновимо в пам'яті необхідні для розуміння питання знання анатомії.
М'язова тканина буває трьох видів:- гладка м'язова тканина (входить до складу стінок внутрішніх органів: кровоносних і лімфатичних судин, сечовивідних шляхів, шлунково-кишкового тракту);
- поперечно-смугаста серцева м'язова тканина (з неї складається серце);
- поперечно-смугаста скелетна м'язова тканина (скелетні м'язи, а також стінки глотки, верхньої частини стравоходу, мова, окорухові м'язи).
У тілі людини приблизно 600 м'язів (різними методами підрахунку отримують дещо різні цифри). Найменші прикріплені до найдрібніших кісточках, розташованим в вусі. Найбільші - великі сідничні м'язи - надають руху ноги. Найсильніші м'язи - литкові і жувальні.
Чоловіки мають більшу м'язову масу, ніж жінки: м'язова маса жінок становить приблизно 30-35%, а у чоловіків 42-47% від загальної маси тіла. У особливо видатних спортсменів цей відсоток може доходити до 60 і більше. Зате у жінок значно більше відсоток жирової тканини і жіночий організм має більшою здатністю використовувати жирні кислоти в якості джерела енергії.
Розподіл м'язової маси по тілу у чоловіків і жінок також не однаково. Переважна частина м'язової маси у більшості жінок розташована в нижній частині тіла, а у верхній частині тіла м'язові обсяги не великі, м'язи дрібні і часто зовсім нетреновані.
будова м'яза
Кожна скелетний м'яз складається з безлічі тонких м'язових волокон. товщиною 0,05-0,11 мм і довжиною до 15 см. М'язові волокна зібрані в пучки по 10-50 штук, оточені сполучною тканиною. Сама м'яз теж оточена сполучною тканиною (фасцією). М'язові волокна становлять 85-90% маси м'яза, іншу частину складають кровоносні судини і нерви, що проходять між ними. М'язові волокна плавно переходять на кінцях в сухожилля, а сухожилля кріпляться до кісток.
У саркоплазме (цитоплазмі) м'язових волокон міститься безліч мітохондрій. які виконують роль електростанцій, де проходять процеси обміну речовин і накопичуються речовини багаті енергією, а також інші речовини, необхідні для забезпечення енергетичні потреб. Кожна м'язова клітина має тисячі мітохондрій, які складають 30-35% її маси. Мітохондрії шикуються ланцюжком уздовж міофібрил. тонких м'язових ниток, завдяки яким і відбувається скорочення-розслаблення м'язів. Одна клітина містить зазвичай кілька десятків міофібрил. Довжина міофібрили може досягати декількох сантиметрів, а маса всіх міофібрил м'язової клітини становить близько 50% її загальної маси. Таким чином, товщина м'язового волокна головним чином буде залежати від кількості знаходяться в ньому міофібрил і від поперечного перерізу міофібрил. Міофібрили в свою чергу складаються з безлічі крихітних саркомерів.
Цілеспрямовані заняття фізкультурою і спортом призводять до:- збільшення кількості міофібрил в м'язовому волокні;
- збільшення поперечного перерізу міофібрил;
- збільшення розмірів і кількості мітохондрій, що постачають міофібрили енергією;
- збільшуються запасів енергоносіїв в м'язовій клітці (глікогену, фосфатів і т.д.).
Сила і м'язова маса збільшуються не пропорційно: якщо м'язова маса збільшується, наприклад, удвічі, то м'язова сила при цьому збільшиться втричі.
Біопсії м'язової тканини показали більш низький відсоток міофібрил в м'язових волокнах жінок, ніж у чоловіків (навіть у спортсменок високої кваліфікації). Укупі із значно нижчим рівнем тестостерону (тестостерон змушує "вичавлювати" з чоловічого організму максимум), традиційна у чоловіків тренування на збільшення м'язової маси з великими вагами в малому числі повторень виявляється малоефективною для більшості жінок. Тому жінки і не можуть наростити величезні м'язи, як би не старалися. Кількість м'язових волокон в конкретній м'язі задано генетично і в процесі тренувань не змінюється. Тому людина з більшою кількістю м'язових волокон в конкретній м'язі має більший потенціал для розвитку цього м'яза, ніж інша людина, що має меншу кількість м'язових клітин в цій м'язі.
Червоні і білі м'язові волокна
Залежно від скорочувальних властивостей, гистохимической забарвлення і стомлюваності м'язові волокна поділяють на дві групи - червоні і білі.
Червоні м'язові волокна
Червоні м'язові волокна - це повільні волокна невеликого діаметру, які використовують для отримання енергії окислення вуглеводів і жирних кислот (аеробне система енергоутворення). Інші назви цих волокон: повільні або медленносокращающиеся м'язові волокна, волокна 1 типу, а також SТ-волокна (slow twitch fibres).
Червоні волокна мають велику кількість мітохондрій, в яких відбувається процес окислення для отримання енергії ST-волокна оточені великою мережею капілярів, необхідних для доставки великої кількості кисню з кров'ю.
Повільні м'язові волокна пристосовані до використання аеробного системи енергоутворення. сила їх скорочень порівняно невелика, а швидкість споживання енергії така, що їм цілком вистачає аеробного метаболізму. Такі волокна відмінно підходять для тривалої і не інтенсивної роботи (стаєрські дистанції в плаванні, легкий біг і ходьба, заняття з легкими вагами в помірному темпі, аеробіка), рухів, які не потребують значних зусиль, підтримці пози. Червоні м'язові волокна включаються в роботу при навантаженнях в межах 20-25% від максимальної сили і відрізняються чудовою витривалістю.
Червоні волокна не підійдуть для підйому важкої ваги, спринтерських дистанцій у плаванні, так як ці види навантажень вимагають досить швидкого отримання і витрати енергії.
Білі м'язові волокна
Білі м'язові волокна - це швидкі волокна більшого в порівнянні з червоними волокнами діаметра, які використовують для отримання енергії в основному гліколіз (анаеробна система енергоутворення). Інші назви цих волокон: швидкі, бистросокращающиеся м'язові волокна, волокна 2 типу, а також FТ-волокна (fast twitch fibres).
У швидких волокнах менше міоглобіну, тому вони виглядають білішими.
Для білих м'язових волокон характерна висока активність ферменту АТФази, отже АТФ швидко розщеплюється з отриманням великої кількості необхідної для інтенсивної роботи енергії. Так як FТ-волокна мають високу швидкість витрати енергії, вони вимагають і високій швидкості відновлення молекул АТФ, яку може забезпечити тільки процес гліколізу, тому що на відміну від процесу окислення (аеробне енергоутворення) він протікає безпосередньо в саркоплазме м'язових волокон, і не вимагає доставки кисню мітохондрій, і доставки енергії від них вже до миофибриллам. Гліколіз веде до утворення швидко накопичується молочної кислоти (лактату), тому білі волокна швидко втомлюються, що в кінцевому підсумку зупиняє роботу м'язи. При аеробному енергоутворення в червоних волокнах молочна кислота не утворюється, тому вони здатні довго підтримувати помірне напруження.
Білі волокна мають більший діаметр у порівнянні з червоними, в них також міститься набагато більшу кількість міофібрил і глікогену, але менше кількість мітохондрій. У білих волокнах знаходиться і креатинфосфат (КФ), необхідний на початковому етапі високоінтенсивної роботи.
Білі волокна найбільше підходять для здійснення швидких, потужних, але короткочасних (так як вони мають низьку витривалістю) зусиль. У порівнянні з повільними волокнами, FT-волокна можуть в два рази швидше скорочуватися і розвивати в 10 разів більшу силу. Максимальну силу і швидкість людині дозволяють розвинути саме білі волокна. Робота від 25-30% і вище означає, що в м'язах працюють саме FТ-волокна.
Залежно від способу отримання енергії бистросокращающиеся м'язові волокна ділять на два типи:- Швидкі гликолитические волокна (FTG-волокна). Ці волокна використовують процес гліколізу для отримання енергії, тобто можуть використовувати виключно анаеробну систему енергоутворення, яка сприяє утворенню лактату (молочної кислоти). Відповідно, ці волокна не можуть виробляти енергію аеробним способом за участю кисню. Швидкі гликолитические волокна володіють максимальною силою і швидкістю скорочень. Ці волокна відіграють першорядну роль при наборі маси в бодібілдингу і забезпечують плавцям і бігунам спринтерам максимальну швидкість.
- Швидкі окислювально-гликолитические волокна (FTO-волокна). інакше проміжні або перехідні швидкі волокна. Ці волокна являють собою як би проміжний тип між швидкими і повільними м'язовими волокнами. FTO-волокна володіють потужною анаеробної системою енергоутворення, але вони пристосовані також і до виконання досить інтенсивної аеробного роботи. Тобто вони можуть розвивати значні зусилля і розвивати високу швидкість скорочення, використовуючи гліколіз в якості основного джерела енергії, і в той же час, при низької інтенсивності скорочення, ці волокна досить ефективно можуть використовувати і окислення. Проміжний тип волокон включається в роботу при навантаженні 20-40% від максимуму, але коли навантаження досягає приблизно 40% організм вже повністю перемикається на FTG-волокна.
Послідовність включення в роботу волокон різних типів
Назва швидке або повільне волокно зовсім не означає, що швидкі рухи здійснюються тільки білими м'язовими волокнами, а повільні - тільки червоними. Для включення в роботу тих чи інших м'язових волокон має значення лише сила, яку потрібно прикласти для здійснення руху і прискорення яке потрібно додати тілу.
Розберемо послідовність включення в роботу різних типів м'язових волокон на прикладі бігу. Першими при початку руху в роботу завжди включаються повільні червоні волокна. Якщо потрібно легке зусилля, що не перевищує 25% від максимуму, як, наприклад, при бігу підтюпцем, то робота буде здійснюватися за рахунок їх скорочень. Така робота може здійснюватися довго, тому що червоні волокна володіють великою витривалістю. У міру збільшення інтенсивності навантаження понад 20-25% (наприклад, ми вирішили бігти швидше), в роботу будуть включатися швидкі окисно-гликолитические волокна (FTO-волокна). Коли інтенсивність навантаження зросте ще більше, до роботи почнуть підключатися і швидкі гликолитические волокна (FTG-волокна). При навантаженні більше 40% від максимуму (наприклад під час фінального ривка) робота буде виконуватися саме за рахунок швидких FTG-волокон. Білі гликолитические волокна - найсильніші і бистросокращающиеся, але через накопичення молочної кислоти, що з'являється в процесі гліколізу, вони швидко втомлюються. Тому м'язи не можуть довго працювати в режимі навантаження високої інтенсивності.
А що якщо ми не плавно набираємо швидкість, а, наприклад, пливемо спринт 50 метрів або піднімаємо штангу? В такому випадку, при різких, вибухових рухах проміжок між початком скорочення повільних і швидких м'язових волокон мінімальний і становить всього кілька мілісекунд. Виходить, що обидва типи м'язових волокон починають скорочуватися практично одночасно.
Що ми отримуємо: при тривалому навантаженні в помірному темпі, працюють в основному червоні волокна. Завдяки їх аеробного способу отримання енергії, при тривалій аеробного навантаження (більше півгодини), спалюються не тільки вуглеводи, а й жири. Тому можна схуднути на біговій доріжці або плаваючи на стаєрські дистанції і складно це зробити на заняттях з високоінтенсивної навантаженням, наприклад на тренажерах. Зате на тренуваннях, що мають на меті збільшення сили, м'язи додаються в обсязі значно більше, ніж при аеробних тренуваннях на витривалість. Це відбувається в основному за рахунок потовщення швидких волокон (дослідження показали, що червоні м'язові волокна мають слабку здатність до гіпертрофії.
Співвідношення повільних і швидких волокон в організмі
У процесі досліджень було встановлено, що співвідношення повільних і швидких м'язових волокон в організмі обумовлено генетично. У середньостатистичної людини приблизно 40-50% повільних і 50-60% швидких м'язових волокон. Але кожна людина індивідуальна, тому саме у Вашому організмі можуть переважати, як червоні, так і білі волокна.
У різних м'язах тіла пропорційне співвідношення білих і червоних м'язових волокон не однаково. Справа в тому, що різні м'язи і м'язові групи виконують в організмі різні функції, тому вони можуть досить сильно відрізняться за складом м'язових волокон. Наприклад, в біцепсі і трицепсе близько 70% білих волокон, в стегні 50%, а в литкового м'яза всього 16%. Таким чином, чим більше динамічна робота входить в функціональну задачу м'язи, тим більше в ній міститиметься швидких волокон.
Ми вже знаємо, що загальне співвідношення в організмі білих і червоних м'язових волокон закладено генетично. Саме тому у різних людей і існує різний потенціал в заняттях силовими або навпаки витривалими видами спорту. При переважанні повільних м'язових волокон, набагато більше підходять такі види спорту як плавання на довгі дистанції, марафонський біг, лижі і т.п. тобто ті види спорту, де задіяна в основному аеробне система енергоутворення. Чим більше в організмі частка швидких м'язових волокон, тим кращих результатів можна досягти в спринтерському плаванні, бігу на коротку дистанцію, бодібілдингу, пауерліфтингу, важкої атлетики, боксі та інших видах спорту, де першорядне значення має вибухова енергія, яку можуть забезпечити тільки швидкі м'язові волокна . У видатних спортсменів - спринтерів швидкі м'язові волокна завжди переважають, їх кількість в м'язах ніг доходить до 85%. Для тих, у кого волокон різних типів приблизно порівну чудово підійдуть середні дистанції в плаванні і бігу. Все вищесказане не означає, що якщо у людини переважають швидкі волокна, то він ніколи не зможе пробігти марафонську дистанцію. Марафон він пробіжить, але чемпіоном у цьому виді спорту точно ніколи не стане. І навпаки, результати в бодібілдингу людини, в організмі якого значно більше червоних волокон, будуть гірше, ніж у середньостатистичного, що має приблизно рівне співвідношення білих і червоних волокон.