Молочна кислота при дисоціації утворює значну кількість іонів H+ частина яких зв'язується буферними системами м'язових клітин і крові. Як тільки буферна ємність систем вичерпається, відбувається зсув реакції середовища в кислу сторону. У цьому процесі беруть участь і інші кислоти, такі, як карбонатна, фосфатна, піровиноградна, проте найбільший внесок в утворенні іонів Н+ і закисленні середовища належить молочній кислоті. Виявлено, що між концентрацією молочної кислоти і рН крові існує обернено пропорційна залежність.

Зменшення рН викликає серйозні зміни в організмі. Так, при зниженні рН більш ніж на 0,2 одиниці порівняно з рівнем спокою зменшується активність багатьох ферментів клітин і крові. У першу чергу знижується активність ключового ферменту гліколізу фосфофруктокінази, у результаті чого знижується загальна швидкість цього процесу. Зменшення рН призводить також до порушення діяльності нервових клітин і розвитку в них охоронного гальмування. При цьому погіршується передача збудження з нерва на м'яз, знижується АТФ-азна активність міозину, унаслідок чого падає швидкість розщеплення АТФ.

У стані спокою рН крові складає 7,35-7,40. За умови м'язової роботи він може знижуватися до 7,0. Треновані спортсмени витримують зниження рН до 6,8, проте при цьому може спостерігатися нудота, запаморочення і сильні болі в м'язах.

Серед буферних систем крові, що зв'язують іони Н+ молочної кислоти, головну роль відіграє гідрокарбонатна. Надлишок молочної кислоти викликає розкладання цієї системи відповідно до рівняння [19, 277]:

У результаті цієї реакції утворюється надлишок CO2, який називають "неметаболічним", тому що утворення його не пов'язано з процесами біологічного окиснення. Визначаючи цей не-метаболічний СОд у повітрі, що видихається, можна оцінити рівень гліколізу в працюючих м'язах.

При виконанні роботи змінюється в крові вміст жирних кислот і кетонових тіл, звичайно, в обернено пропорційній залежності відносно до кількості глюкози і молочної кислоти: використання їх зростає в міру збільшення тривалості роботи. Значно знижується в крові вміст фосфоліпідів, тому що їх ресинтез відстає від активного споживання цих сполук м'язами, печінкою, серцем.

У процесі виконання фізичних вправ змінюється також білковий склад крові. Загальна концентрація білка в плазмі крові зростає при короткочасних силових навантаженнях (за рахунок білків-ферментів, що виходять із працюючих клітин). При цьому змінюється співвідношення між різними білками. Збільшується кількість продуктів білкового розпаду. За умов тривалої роботи, коли змінюється проникність мембран, кількість білка в крові збільшується настільки, що можлива поява його в сечі.

У процесі тривалої виснажливої роботи зростає в крові рівень аміаку, у 4-5 разів збільшується вміст сечовини.

1.1. Біохімія м'язів при втомленні

Утомлення – це стан організму, що виникає внаслідок тривалої і напруженої діяльності і характеризується зниженням працездатності. Це нормальний для організму стан, який відіграє захисну роль. Утомлення попереджає про настання несприятливих біохімічних і функціональних зрушень, що виникають під час роботи, і для запобігання їх автоматично знижується інтенсивність м'язової роботи. Воно являє собою найважливішу спортивну і соціальну проблему, оскільки віддалення порогу втомлюваності сприяє покращенню спортивних результатів, поліпшенню виробничої, побутової працездатності і т.п.

Розрізняють чотири типи втомлення:

а) розумове, яке виникає при тривалій розумовій роботі (гра в шахи й ін.);

б) сенсорне – утомлення органів чуття, яке виникає при стрільбі, швидкісному гірськолижному спуску, слаломі й ін.;

в) емоційне, що виникає при роботі з високим емоційним підйомом (спортивні ігри);

г) фізичне, що наступає при тривалій напруженій фізичній діяльності [19, 278].

Залежно від кількості м'язів, охоплених фізичним утомленням, воно може мати локальний (не більш 1/3 усіх м'язів), регіональний (від 1/3 до 2/3) і глобальний, або загальний (більш 2/3 усіх м'язів), характер.

Локальне (місцеве) утомлення наступає в основному після швидкісної роботи максимальної інтенсивності, супроводжується порушенням біохімічного стану працюючих м'язів, зниженням надходження до них ацетилхоліну і може бути переборено вольовим зусиллям людини.

При регіональному і глобальному втомленні в організмі порушуються функції органів дихання, кровообігу, накопичується велика кількість проміжних продуктів обміну речовин, що значною мірою знижує працездатність людини, а в деяких випадках порушує координацію його рухів.

При фізичному втомленні, викликаному тривалою м'язовою діяльністю, в організмі людини (навіть у стійкому стані) відбуваються серйозні біохімічні зміни. Знижується концентрація АТФ у нервових клітинах і порушується синтез ацетилхоліну в синапсах, у результаті чого порушується формування рухових імпульсів і передача їх до працюючих м'язів центральною нервовою системою. Сповільнюється швидкість перетворення електричного сигналу в хімічний у синаптичній щілині, розвивається захисне охоронне гальмування, пов'язане з утворенням ГАМК. Якщо цей процес відбувається в невеликій ділянці кори головного мозку, то наступає локальне втомлення (почуття втоми руки, окремої групи м'язів). При більш широкому поширенні процесу виникає почуття загальної втоми [19, 279].

При втомленні пригнічується діяльність залоз внутрішньої секреції, результатом чого є зменшення продукції гормонів і активності багатьох ферментів. У першу чергу знижується активність міозинової АТФ-ази, яка контролює перетворення хімічної форми енергії в механічну роботу. Зниження швидкості розщеплення АТФ у міофібрилах автоматично призводить до зменшення потужності виконуваної роботи. У стані втомлення падає активність ферментів аеробного окиснення, що призводить до роз'єднання реакцій окиснювального фосфорилювання, пов'язаних з ресинтезом АТФ. Розвивається гіпоксія, і для підтримки необхідного рівня АТФ відбувається нове (повторне) посилення гліколізу, що призводить до підвищення рівня молочної кислоти. Як наслідок цього відбувається закислення внутрішніх середовищ організму і порушення гомеостазу. Різко пригнічується використання ліпідів і синтез фосфоліпідів, послаблюється мобілізація вуглеводів. У результаті активного розпаду білків