Ключевые метаболические пути для максимизации результатов при тренировках по плаванию

В нашей предыдущей статье "Раскрытие научных данных об эффективных тренировочных зонах" мы исследовали ограничения традиционных моделей тренировочных зон и важность персонализированных подходов на основе данных для повышения спортивных результатов. Опираясь на эту основу, мы теперь сосредоточимся на конкретных метаболических путях, лежащих в основе результатов плавания. В этой статье рассматриваются ключевые энергетические системы, которые подпитывают различные типы усилий в плавании, от взрывных спринтов до соревнований на выносливость, и объясняется, как понимание этих систем может привести к более эффективным стратегиям тренировок. Осваивая эти пути, тренеры и спортсмены могут оптимизировать интенсивность тренировок и восстановление, прокладывая путь к пиковым результатам в соревновательном плавании.

Ключевые метаболические пути

Понимание ключевых метаболических путей имеет важное значение для оптимизации тренировок и соревнований по плаванию. Каждый путь играет определенную роль в производстве энергии, что имеет решающее значение для различных плавательных усилий:

Немедленная энергия: система АТФ-ФКР

Система АТФ-ФКР — это самый быстрый способ организма производить энергию, что делает ее важной для взрывных движений, таких как старты и повороты при плавании. Эта система работает в три ключевых этапа:

1. Распад АТФ: накопленный АТФ в мышцах используется непосредственно для немедленной энергии, которая длится около 1-3 секунд.
2. Распад фосфокреатина (ФКР): после использования первоначального АТФ ФКР помогает быстро восстанавливать АТФ, поддерживая высокоинтенсивные усилия в течение около 3-10 секунд.
3. Реакция аденилаткиназы (АК): эта реакция помогает поддерживать энергетический баланс, преобразуя АДФ в АТФ и АМФ, поддерживая непрерывные высокоинтенсивные усилия.

Краткосрочная энергия: гликолитическая (молочная) система

Для высокоинтенсивных усилий продолжительностью 10–90 секунд гликолитическая система обеспечивает энергию анаэробно, то есть не требует кислорода:

1. Анаэробный гликолиз: этот процесс расщепляет глюкозу без кислорода, быстро производя АТФ. Он жизненно важен для поддержания скорости в коротких и умеренных заплывах, например, на дистанциях 50 и 100 метров.
2. Гликогенолиз: этот процесс расщепляет запасенный гликоген на глюкозу, обеспечивая быстрое снабжение энергией во время высокоинтенсивных упражнений.

Долгосрочная энергия: аэробная система

Когда речь идет о постоянном производстве энергии для более длительных занятий, аэробная система является ключевой. Он работает аэробно, требует кислорода и включает несколько важных процессов:

1. Аэробный гликолиз: Полностью окисляет глюкозу в присутствии кислорода, производя большое количество АТФ, что имеет решающее значение для выносливости.
2. Окисление пирувата: Превращает пируват в ацетил-КоА, связывая гликолиз с циклом Кребса и обеспечивая эффективное производство энергии во время длительных аэробных занятий.
3. Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты): Производит высокоэнергетические переносчики электронов (НАДН и ФАДН2) и АТФ, необходимые для длительных заплывов и длительных тренировок.
4. Электронная транспортная цепь (ЭТЦ) и окислительное фосфорилирование: Эта заключительная стадия аэробного дыхания производит большую часть АТФ, что имеет решающее значение для выносливости и восстановления.
5. Бета-окисление: расщепляет жирные кислоты на ацетил-КоА, обеспечивая устойчивый источник энергии во время длительных упражнений низкой и средней интенсивности.

Кроме того, челночные системы, такие как Малат-аспартатный челнок (МАС) и Глицерол-3-фосфатный челнок (Г3Ф), играют важную роль в переносе НАДН из цитозоля в митохондрии, поддерживая эффективное производство АТФ, особенно в быстро сокращающихся мышечных волокнах, что имеет решающее значение для высокоинтенсивных усилий и восстановления.

Рециркуляция лактата и транспорт аминокислот

Рециркуляция лактата через Цикл Кори необходима для восстановления между высокоинтенсивными усилиями. Этот процесс преобразует лактат, вырабатываемый в мышцах, обратно в глюкозу в печени, которая затем используется для непрерывного производства энергии. Этот механизм жизненно важен для поддержания производительности во время повторяющихся спринтов. Аналогично, Глюкозо-аланиновый цикл переносит аминогруппы из мышц в печень в виде аланина, который затем преобразуется обратно в глюкозу. Это поддерживает глюконеогенез и помогает поддерживать баланс азота во время длительных упражнений, что важно для длительных заплывов и восстановления.

Вклад энергетических систем в соревновательные дистанции плавания

Полное понимание этих ключевых метаболических путей имеет решающее значение для разработки эффективных программ тренировок, адаптированных к уникальным требованиям соревновательного плавания. Каждая энергетическая система и связанные с ней пути вносят разный вклад в зависимости от интенсивности и продолжительности заплыва. Важно понимать, что эти системы взаимодействуют и пересекаются, все они вносят вклад одновременно с самого начала усилий, причем их вклад меняется с течением времени. Применяя принципы этого комплексного подхода к энергетическому континууму, программы тренировок могут всесторонне нацеливаться на развитие всех энергетических систем и переходы между ними, гарантируя, что уникальные потребности каждого спортсмена будут удовлетворены, при этом приоритет будут отдаваться системам, наиболее важным для его основных событий.

Чтобы проиллюстрировать, как эти энергетические системы способствуют различным соревновательным дистанциям плавания, мы можем проанализировать процентный вклад каждой системы во время максимальных усилий. Изучая эти данные, мы получаем представление о том, какие метаболические пути являются наиболее доминирующими в различных видах спорта, от спринтов до заплывов на длинные дистанции. Это всестороннее понимание позволяет пловцам и тренерам адаптировать режимы тренировок, которые развивают необходимые энергетические системы для оптимальной производительности в определенных видах спорта.

Вклад энергетической системы во время упражнений на полную мощность на основе данных Swanwick & Matthews (2018) и адаптированных к соревновательным дистанциям плавания с использованием идей Pyne & Sharp (2014).

Влияние на планирование тренировок и дизайн тренировочной зоны

Понимание сложных деталей энергетических систем и Метаболические пути имеют решающее значение для разработки эффективных планов тренировок и тренировочных зон для спортсменов, особенно в плавании. Недавние исследования показывают, что эти системы не работают изолированно, а постоянно взаимодействуют в зависимости от интенсивности и продолжительности упражнений. Эти знания могут существенно повлиять на планирование тренировок и разработку тренировочных зон, гарантируя, что спортсмены смогут оптимизировать свои результаты и восстановление.

Интеграция энергетических систем в тренировку

Тренировочные зоны обычно классифицируются на основе интенсивности и преобладающей используемой энергетической системы. Понимая взаимодействие между этими системами, тренеры могут разрабатывать более эффективные планы тренировок, нацеленные на конкретные адаптации. Например, пловцам-спринтерам полезны тренировки, нацеленные на фосфагенную и гликолитическую системы, с короткими, высокоинтенсивными усилиями и адекватным восстановлением. Пловцам на средние дистанции требуется баланс гликолитических и окислительных тренировок для поддержания высокой скорости на более длинных дистанциях. Пловцам на длинные дистанции полезны интенсивные аэробные тренировки для повышения выносливости и эффективности.

Периодизация

Разработка макроциклов, мезоциклов и микроциклов, нацеленных на конкретные энергетические системы, обеспечивает спортсменам разработку всестороннего профиля энергетической системы, повышая общую производительность. Такой подход периодизации позволяет тренерам планировать фазы тренировок, которые дополняют друг друга, оптимизируя прогресс спортсмена в течение сезона.

Стратегии восстановления

Знание того, как различные энергетические системы способствуют тренировкам и восстановлению, может помочь в разработке стратегий восстановления. Например, низкоинтенсивные аэробные сессии можно использовать для содействия восстановлению за счет улучшения выведения лактата, пополнения запасов гликогена и восстановления мышечных тканей. Такой подход помогает спортсменам поддерживать высокую производительность, сводя к минимуму риск перетренированности.

Индивидуализация

У спортсменов уникальные метаболические профили, и понимание этих энергетических систем позволяет разрабатывать более индивидуальные планы тренировок. Оценивая сильные и слабые стороны спортсмена в каждой энергетической системе, тренеры могут адаптировать тренировки для удовлетворения конкретных потребностей, оптимизируя улучшение производительности. Этот индивидуальный подход гарантирует, что каждый спортсмен сможет раскрыть весь свой потенциал.

Мониторинг и адаптация

Постоянный мониторинг реакции спортсмена на тренировку может помочь адаптировать план тренировок для обеспечения оптимального баланса между стрессом и восстановлением. Понимание взаимодействия между энергетическими системами позволяет более точно корректировать данные о производительности и физиологических маркерах, гарантируя, что тренировка останется эффективной и безопасной.

Резюме

В этой статье подчеркивается важнейшая роль понимания энергетических систем и метаболических путей в оптимизации результатов плавания. В ней объясняется, как система АТФ-ФКр обеспечивает немедленную энергию для взрывных движений, гликолитическая система поддерживает короткие и средние усилия, а аэробная система поддерживает длительные действия. Обсуждение распространяется на эффективное управление лактатом и значение челночных систем и цикла глюкозы-аланина для восстановления и постоянного энергоснабжения. Интегрируя эти идеи в планирование тренировок и разработку зон, спортсмены могут достичь целевой адаптации, улучшить стратегии восстановления и индивидуализировать режимы тренировок. Этот комплексный подход гарантирует, что пловцы смогут максимально раскрыть свой потенциал в различных видах спорта, от спринтов до забегов на длинные дистанции, путем разработки всестороннего профиля энергетической системы.

Присоединяйтесь к обсуждению!

Поделитесь своим опытом и идеями в комментариях ниже. Как вы справлялись со сложностями энергетических систем и метаболических путей в своих тренировках? У вас есть вопросы по оптимизации этих концепций для повышения эффективности плавания? Давайте начнем обсуждение и поучимся друг у друга!

Ссылки

• Alghannam, A. F., Ghaith, M. M., & Alhussain, M. H. (2021). Regulation of Energy Substrate Metabolism in Endurance Exercise. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(9), 4963. https://doi.org/10.3390/ijerph18094963. Retrieved from NCBI.
• Baker, J., (McCormick) G. M. C., & Robergs, R. (2010). Interaction among Skeletal Muscle Metabolic Energy Systems During Intense Exercise. Journal of Nutrition and Metabolism, 2010, 905612. https://doi.org/10.1155/2010/905612. Retrieved from ResearchGate.
• Barclay, C. J. (2017). Energy demand and supply in human skeletal muscle. Journal of Muscle Research and Cell Motility, 38(2), 143-155. https://doi.org/10.1007/s10974-017-9467-7. Retrieved from PubMed.
• Brooks, G. A. (2018). The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory. Cell Metabolism, 27(4), 757-785. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.008. Retrieved from PubMed.
• Fernandes, R. J., Carvalho, D. D., & Figueiredo, P. (2024). Training zones in competitive swimming: a biophysical approach. Frontiers in Sports and Active Living, 6, 1363730. https://doi.org/10.3389/fspor.2024.1363730. Retrieved from PubMed.
• Gastin, P. B. (2001). Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Medicine, 31(10), 725-741. https://doi.org/10.2165/00007256-200131100-00003. Retrieved from PubMed.
• Ghosh, A. K. (2004). Anaerobic threshold: its concept and role in endurance sport. The Malaysian Journal of Medical Sciences: MJMS, 11(1), 24-36. Retrieved from NCBI.
• Hargreaves, M., & Spriet, L. L. (2020). Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nature Metabolism, 2(9), 817-828. https://doi.org/10.1038/s42255-020-0251-4. Retrieved from PubMed.
• Hearris, M. A., Hammond, K. M., Fell, J. M., & Morton, J. P. (2018). Regulation of Muscle Glycogen Metabolism during Exercise: Implications for Endurance Performance and Training Adaptations. Nutrients, 10(3), 298. https://doi.org/10.3390/nu10030298. Retrieved from PubMed.
• Olbrecht, J. (2011). Lactate Production and Metabolism in Swimming. World Book of Swimming: From Science to Performance, 255-275. Retrieved from ResearchGate.
• Parolin, M. L., Chesley, A., Matsos, M. P., Spriet, L. L., Jones, N. L., & Heigenhauser, G. J. (1999). Regulation of skeletal muscle glycogen phosphorylase and PDH during maximal intermittent exercise. American Journal of Physiology, 277(5), E890-900. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1999.277.5.E890. Retrieved from PubMed.
• Pyne, D., & Sharp, R. (2014). Physical and Energy Requirements of Competitive Swimming Events. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 24. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2014-0047. Retrieved from ResearchGate.
• Seifert, L., Chollet, D., & Mujika, I. (Eds.). (2011). World Book of Swimming: From Science to Performance. Rodriguez, M. Energy Systems in Swimming. Retrieved from ResearchGate.
• Swanwick, E., & Matthews, M. (2018). Energy Systems: A New Look at Aerobic Metabolism in Stressful Exercise. MOJ Sports Medicine, 2. https://doi.org/10.15406/mojsm.2017.02.00039. Retrieved from ResearchGate.