Ключові метаболічні шляхи для максимізації продуктивності під час тренувань з плавання

У нашій попередній статті «Розкриття науки про ефективні тренувальні зони» ми досліджували обмеження традиційних моделей тренувальних зон і важливість персоналізованих підходів, керованих даними, для підвищення спортивних результатів. Спираючись на цю основу, ми тепер зосереджуємося на конкретних метаболічних шляхах, які лежать в основі продуктивності плавання. У цій статті розглядаються ключові енергетичні системи, які живлять різні типи зусиль у плаванні, від вибухових спринтів до змагань на витривалість, і пояснюється, як розуміння цих систем може призвести до більш ефективних стратегій тренувань. Освоївши ці шляхи, тренери та спортсмени можуть оптимізувати інтенсивність тренувань і відновлення, прокладаючи шлях до найвищих результатів у змагальному плаванні.

Ключові метаболічні шляхи

Розуміння ключових метаболічних шляхів має важливе значення для оптимізації тренувань і змагань у плаванні. Кожен шлях відіграє особливу роль у виробництві енергії, що має вирішальне значення для різних видів плавання:

Негайна енергія: система ATP-PCr

Система ATP-PCr — це найшвидший спосіб організму виробляти енергію, що робить її надзвичайно важливою для вибухових рухів, таких як старти та повороти під час плавання. Ця система працює в три основні етапи:

1. Розпад АТФ: АТФ, що зберігається в м’язах, використовується безпосередньо для негайної енергії, яка триває приблизно 1-3 секунди.
2. Розпад фосфокреатину (PCr): після використання початкового АТФ, PCr допомагає швидко відновити АТФ, підтримуючи зусилля високої інтенсивності протягом приблизно 3-10 секунд.
3. Реакція аденілаткінази (АК): ця реакція допомагає підтримувати енергетичний баланс шляхом перетворення АДФ в АТФ і АМФ, підтримуючи безперервні зусилля високої інтенсивності.

Короткострокова енергія: гліколітична (молочна) система

Для високоінтенсивних зусиль тривалістю 10-90 секунд гліколітична система забезпечує енергію анаеробно, тобто не потребує кисню:

1. Анаеробний гліколіз: цей процес розщеплює глюкозу без кисню, швидко виробляючи АТФ. Це життєво важливо для підтримки швидкості під час коротких і помірних запливів, як-от запливи на 50 і 100 метрів.
2. Глікогеноліз: цей процес розщеплює накопичений глікоген на глюкозу, забезпечуючи швидке постачання енергії під час високоінтенсивних вправ.

Довгострокова енергія: аеробна система

Коли справа доходить до сталого виробництва енергії для тривалої діяльності, аеробна система є ключовою. Він діє аеробно, потребуючи кисню, і включає кілька важливих процесів:

1. Аеробний гліколіз: повністю окислює глюкозу в присутності кисню, утворюючи велику кількість АТФ, що має вирішальне значення для змагань на витривалість.
2. Окислення пірувату: перетворює піруват в ацетил-КоА, зв’язуючи гліколіз із циклом Кребса та забезпечуючи ефективне виробництво енергії під час тривалих аеробних навантажень.
3. Цикл Кребса (цикл лимонної кислоти): виробляє високоенергетичні переносники електронів (NADH і FADH2) і АТФ, необхідні для довготривалих запливів і тривалих тренувань.
4. Електронний транспортний ланцюг (ETC) і окисне фосфорилювання: на цій завершальній стадії аеробного дихання виробляється більша частина АТФ, що має вирішальне значення для подій на витривалість і відновлення.
5. Бета-окислення: розщеплює жирні кислоти до ацетил-КоА, забезпечуючи постійне джерело енергії під час тривалих вправ від низької до середньої інтенсивності.

Крім того, такі човникові системи, як Малат-аспартатний човник (MAS) і Гліцерин-3-фосфатний човник (G3P), відіграють важливу роль у перенесенні NADH із цитозолю в мітохондрії, підтримуючи ефективне виробництво АТФ. , особливо в м’язових волокнах, що швидко скорочуються, що має вирішальне значення для високоінтенсивних зусиль і відновлення.

Переробка лактату та транспортування амінокислот

Переробка лактату через цикл Корі є важливою для відновлення між високоінтенсивними зусиллями. Цей процес перетворює лактат, що утворюється в м’язах, назад на глюкозу в печінці, яка потім використовується для подальшого виробництва енергії. Цей механізм життєво важливий для підтримки продуктивності під час повторних спринтів. Подібним чином Глюкозо-аланіновий цикл транспортує аміногрупи від м’язів до печінки у вигляді аланіну, який потім перетворюється назад на глюкозу. Це підтримує глюконеогенез і допомагає підтримувати баланс азоту під час тривалих вправ, що важливо для тривалого плавання та відновлення.

Внесок енергетичних систем у змагальні дистанції плавання

Глибоке розуміння цих ключових метаболічних шляхів має вирішальне значення для розробки ефективних програм тренувань, адаптованих до унікальних вимог змагального плавання. Кожна енергетична система та пов’язані з нею шляхи вносять свій внесок залежно від інтенсивності та тривалості плавання. Важливо визнати, що ці системи взаємодіють і накладаються, усі сприяють одночасно від початку зусиль, при цьому їхні внески змінюються з часом. Застосовуючи принципи цього інтегрованого підходу до енергетичного континууму, програми тренувань можуть комплексно націлювати розвиток усіх енергетичних систем і переходів між ними, забезпечуючи задоволення унікальних потреб кожного спортсмена, водночас віддаючи перевагу системам, найбільш відповідним їхнім основним подіям.

Щоб проілюструвати, як ці енергетичні системи впливають на різні змагальні дистанції плавання, ми можемо проаналізувати відсотковий внесок кожної системи під час загальних зусиль. Вивчаючи ці дані, ми отримуємо уявлення про те, які метаболічні шляхи є найбільш домінуючими в різних змаганнях, від спринтів до запливів на довгі дистанції. Це всебічне розуміння дозволяє плавцям і тренерам адаптувати режими тренувань, які розвивають необхідні енергетичні системи для оптимальної продуктивності в конкретних змаганнях.

Внесок енергетичної системи під час комплексних вправ на основі даних Swanwick & Matthews (2018) і адаптованих до змагальних дистанцій плавання з використанням інформації Pyne & Sharp (2014).

Вплив на планування навчання та дизайн зони навчання

Розуміння складних деталей енергетичних систем і метаболічних шляхів має вирішальне значення для розробки ефективних планів тренувань і тренувальних зон для спортсменів, особливо у плаванні. Останні дослідження показують, що ці системи не працюють ізольовано, а постійно взаємодіють залежно від інтенсивності та тривалості вправи. Ці знання можуть суттєво вплинути на планування тренувань і дизайн зон тренувань, гарантуючи, що спортсмени зможуть оптимізувати свою продуктивність і відновлення.

Інтеграція енергетичних систем у навчання

Тренувальні зони зазвичай класифікуються на основі інтенсивності та переважної системи енергії, яка використовується. Розуміючи взаємодію між цими системами, тренери можуть розробляти більш ефективні плани тренувань, спрямовані на конкретні адаптації. Наприклад, спринтерські плавці отримують користь від тренувань, спрямованих на фосфагенну та гліколітичну системи, з короткими, високоінтенсивними зусиллями та адекватним відновленням. Плавці на середні дистанції потребують балансу гліколітичної та окислювальної підготовки, щоб підтримувати високу швидкість на довгих дистанціях. Плавці на довгі дистанції отримують користь від інтенсивних аеробних тренувань для підвищення витривалості та ефективності.

Періодизація

Розробка макроциклів, мезоциклів і мікроциклів, націлених на певні енергетичні системи, гарантує, що спортсмени розвинуть всебічний профіль енергетичної системи, підвищуючи загальну продуктивність. Цей підхід до періодизації дозволяє тренерам планувати фази тренувань, які будуються одна на одній, оптимізуючи прогрес спортсмена протягом сезону.

Стратегії відновлення

Знання про те, як різні енергетичні системи сприяють фізичним навантаженням і відновленню, можуть інформувати про стратегії відновлення. Наприклад, заняття аеробікою низької інтенсивності можна використовувати для сприяння відновленню шляхом підвищення кліренсу лактату, поповнення запасів глікогену та відновлення м’язової тканини. Такий підхід допомагає спортсменам підтримувати високу продуктивність, мінімізуючи ризик перетренованості.

Індивідуалізація

Спортсмени мають унікальні метаболічні профілі, і розуміння цих енергетичних систем дозволяє складати більш індивідуальні плани тренувань. Оцінюючи сильні та слабкі сторони спортсмена в кожній енергетичній системі, тренери можуть адаптувати тренування відповідно до конкретних потреб, оптимізуючи підвищення ефективності. Такий індивідуальний підхід гарантує, що кожен спортсмен зможе повністю розкрити свій потенціал.

Моніторинг і адаптація

Постійний моніторинг реакції спортсмена на тренування може допомогти адаптувати план тренувань, щоб забезпечити оптимальний баланс стресу та відновлення. Розуміння взаємодії між енергетичними системами дозволяє точніше коригувати на основі даних про продуктивність і фізіологічних маркерів, гарантуючи, що тренування залишається ефективним і безпечним.

Резюме

У цій статті підкреслюється критична роль розуміння енергетичних систем і метаболічних шляхів в оптимізації продуктивності плавання. Тут пояснюється, як система ATP-PCr забезпечує негайну енергію для вибухових рухів, гліколітична система підтримує короткі та помірні зусилля, а аеробна система підтримує тривалі види діяльності. Обговорення поширюється на ефективне управління лактатом і значення човникових систем і глюкозо-аланінового циклу для відновлення та сталого постачання енергії. Інтегруючи ці знання в планування тренувань і дизайн зон, спортсмени можуть досягти цілеспрямованої адаптації, покращити стратегії відновлення та індивідуально підібрати режими тренувань. Цей комплексний підхід гарантує, що плавці зможуть максимізувати свій потенціал у різних змаганнях, від спринтів до перегонів на довгі дистанції, шляхом розробки всебічного профілю енергетичної системи.

Приєднуйтесь до розмови!

Поділіться своїм досвідом і ідеєю в коментарях нижче. Як ви орієнтувалися у складності енергетичних систем і метаболічних шляхів під час тренувань? Чи є у вас запитання щодо оптимізації цих концепцій для підвищення ефективності плавання? Давайте почнемо дискусію та навчимося один у одного!

Посилання

• 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.