Biochimia mușchilor. Dinamica proceselor biochimice din organism în timpul lucrului muscular. Sistemul muscular și funcțiile sale

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Introducere

1. Mușchii scheletici, proteinele musculare și procesele biochimice din mușchi

2. Modificări biochimice în corpul sportivilor de luptă

4. Problema recuperării în sport

5. Caracteristici ale stărilor metabolice la om în timpul activității musculare

6. Controlul biochimic în artele marțiale

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Rolul biochimiei în practica sportivă modernă este din ce în ce mai în creștere. Fără cunoașterea biochimiei activității musculare, a mecanismelor de reglare a metabolismului în timpul exercițiului fizic, este imposibil să se gestioneze eficient procesul de antrenament și raționalizarea ulterioară a acestuia. Cunoștințele de biochimie sunt necesare pentru a evalua nivelul de pregătire al unui sportiv, pentru a identifica suprasolicitarile și suprasolicitarile, pentru organizarea corectă a unei diete. Una dintre cele mai sarcini importante biochimia este de a găsi, pe baza cunoașterii profunde a transformărilor chimice, moduri eficiente managementul metabolismului, deoarece starea metabolismului determină norma și patologia. Natura și viteza proceselor metabolice determină creșterea și dezvoltarea unui organism viu, capacitatea acestuia de a rezista influențelor externe, de a se adapta activ la noile condiții de existență.

Studiul modificărilor adaptive ale metabolismului vă permite să înțelegeți mai bine caracteristicile adaptării organismului la stresul fizic și să găsiți mijloace eficienteși metode de îmbunătățire performanta fizica.

În artele marțiale, problema pregătirii fizice a fost întotdeauna considerată una dintre cele mai importante, determinând nivelul realizărilor sportive.

Abordarea obișnuită pentru definirea metodelor de antrenament se bazează pe modele empirice care descriu formal fenomenele antrenamentului atletic.

Cu toate acestea, calitățile fizice adecvate nu pot exista de la sine. Ele apar ca urmare a controlului sistemului nervos central de către mușchii care se contractă, cheltuiesc energia metabolică.

Abordarea teoretică presupune construirea unui model al corpului sportivului, ținând cont de realizările biologiei mondiale a sportului. Pentru a controla procesele de adaptare în anumite celule ale organelor corpului uman, este necesar să se cunoască modul în care este aranjat organul, mecanismele de funcționare a acestuia și factorii care asigură direcția țintă a proceselor de adaptare.

1. Mușchii scheletici, proteinele musculare și procesele biochimice din mușchi

Mușchii scheletici conțin o cantitate mare de substanțe de natură neproteică, care trec ușor din mușchii zdrobiți într-o soluție apoasă după precipitarea proteinelor. ATP este o sursă directă de energie nu numai pentru diferite funcții fiziologice (contracții musculare, activitate nervoasă, transmitere a excitației nervoase, procese de secreție etc.), ci și pentru procesele plastice care au loc în organism (construirea și actualizarea proteinelor tisulare, sinteze biologice). ). Există o competiție constantă între aceste două aspecte ale activității vieții - aprovizionarea cu energie a funcțiilor fiziologice și aprovizionarea cu energie a proceselor plastice. Este extrem de dificil să dai anumite norme standard pentru modificările biochimice care apar în corpul unui sportiv atunci când practică unul sau altul sport. Chiar și atunci când se efectuează exerciții individuale în forma lor pură (atletism de atletism, patinaj, schi), cursul proceselor metabolice poate diferi semnificativ la diferiți sportivi, în funcție de tipul activității lor nervoase, influențele mediului etc. Mușchiul scheletic conține 75- 80% apă și 20--25% solide. 85% din reziduul uscat sunt proteine; restul de 15% sunt compuse din diverse extractive care conțin și fără azot, compuși ai fosforului, lipoide și săruri minerale. proteinele musculare. Proteinele sarcoplasmatice reprezintă până la 30% din toate proteinele musculare.

Proteinele fibrilelor musculare reprezintă aproximativ 40% din toate proteinele musculare. Proteinele fibrilelor musculare includ în primul rând cele mai importante două proteine ​​- miozina și actina. Miozina este o proteină de tip globulină cu o greutate moleculară de aproximativ 420 000. Conține mult acid glutamic, lizină și leucină. În plus, împreună cu alți aminoacizi, conține cisteină și, prin urmare, are grupe libere - SH. Miozina este localizată în fibrile musculare în filamente groase ale „discului A”, și nu aleatoriu, ci într-o manieră strict ordonată. Moleculele de miozină au o structură filamentoasă (fibrilară). Potrivit lui Huxley, lungimea lor este de aproximativ 1500 A, grosimea este de aproximativ 20 A. Au o îngroșare la un capăt (40 A). Aceste capete ale moleculelor sale sunt îndreptate în ambele direcții din „zona M” și formează îngroșări în formă de club ale proceselor de filamente groase. Miozina este cea mai importantă componentă a complexului contractil și are în același timp activitate enzimatică (adenozin trifosfatază), catalizând descompunerea acidului adenozin trifosforic (ATP) în ADP și ortofosfat. Actina are o greutate moleculară mult mai mică decât miozina (75.000) și poate exista sub două forme - globulară (G-actină) și fibrilar (F - actină), capabile să se transforme una în alta. Moleculele primei au o formă rotunjită; moleculele celui de-al doilea, care este un polimer (combinație de mai multe molecule) de G-actină, sunt filamentoase. G-actina are o viscozitate scăzută, F-actina - mare. Tranziția de la o formă de actină la alta este facilitată de mulți ioni, în special, K + „Mg++. În timpul activității musculare, G-actina trece în F-actină. Acesta din urmă se combină cu ușurință cu miozina, formând un complex numit actomiozină, care este substratul contractil al mușchiului, capabil să efectueze lucrări mecanice. În fibrilele musculare, actina este localizată în filamentele subțiri ale „discului J”, care se extind în treimile superioare și inferioare ale „discului A”, unde actina este conectată la miozină prin contacte între procesele de filamente subțiri și groase. Pe lângă miozină și actină, în compoziția miofibrilelor s-au găsit și alte proteine, în special, proteina solubilă în apă, tropomiozina, care este deosebit de abundentă în mușchii netezi și în mușchii embrionilor. Fibrilele conțin și alte proteine ​​solubile în apă cu activitate enzimatică” (deaminaza acidului adenilic etc.). Proteinele mitocondriale și ribozomale sunt în principal proteine ​​enzimatice. În special, mitocondriile conțin enzime de oxidare aerobă și fosforilare respiratorie, iar ribozomii conțin ARNr legat de proteine. Proteinele nucleelor ​​fibrelor musculare sunt nucleoproteine ​​care conțin acizi dezoxiribonucleici în moleculele lor.

Proteinele stromei din fibre musculare, care reprezintă aproximativ 20% din toate proteinele musculare. Dintre proteinele stromale numite de A.Ya. Au fost construite miostromine Danilevsky, sarcolema și, aparent, „discurile Z”, conectând filamente subțiri de actină cu sarcolema. Este posibil ca miostrominele să fie conținute, împreună cu actina, în filamente subțiri de „discuri J”. ATP este o sursă directă de energie nu numai pentru diferite funcții fiziologice (contracții musculare, activitate nervoasă, transmitere a excitației nervoase, procese de secreție etc.), ci și pentru procesele plastice care au loc în organism (construirea și actualizarea proteinelor tisulare, sinteze biologice). ). Există o competiție constantă între aceste două aspecte ale activității vieții - aprovizionarea cu energie a funcțiilor fiziologice și aprovizionarea cu energie a proceselor plastice. O creștere a activității funcționale specifice este întotdeauna însoțită de o creștere a consumului de ATP și, în consecință, de o scădere a posibilității de utilizare a acestuia pentru sinteze biologice. După cum știți, în țesuturile corpului, inclusiv în mușchi, proteinele lor sunt actualizate în mod constant, cu toate acestea, procesele de divizare și sinteză sunt strict echilibrate, iar nivelul conținutului de proteine ​​rămâne constant. În timpul activității musculare, reînnoirea proteinelor este inhibată și cu atât mai mult, cu atât conținutul de ATP din mușchi scade. În consecință, în timpul exercițiilor de intensitate maximă și submaximală, când resinteza ATP are loc predominant anaerob și cel puțin complet, reînnoirea proteinelor va fi inhibată mai semnificativ decât în ​​timpul muncii de intensitate medie și moderată, când predomină procese de fosforilare respiratorie foarte eficiente din punct de vedere energetic. Inhibarea reînnoirii proteinelor este o consecință a lipsei de ATP, care este necesar atât pentru procesul de scindare, cât și (în special) pentru procesul de sinteză a acestora. Prin urmare, în timpul activității musculare intense, echilibrul dintre descompunerea și sinteza proteinelor este perturbat, primele predominând asupra celor din urmă. Conținutul de proteine ​​din mușchi scade oarecum, iar conținutul de polipeptide și substanțe care conțin azot de natură neproteică crește. Unele dintre aceste substanțe, precum și unele proteine ​​cu greutate moleculară mică, lasă mușchii în sânge, unde conținutul de azot proteic și neproteic crește în mod corespunzător. În acest caz, este posibilă și apariția proteinelor în urină. Toate aceste schimbări sunt deosebit de semnificative în timpul exercițiilor de forță de mare intensitate. Cu activitate musculară intensă, formarea amoniacului crește și ca urmare a dezaminării unei părți din acidul adenozin monofosforic, care nu are timp să fie resintetizată în ATP, și, de asemenea, datorită eliminării amoniacului din glutamina, care este îmbunătățită. sub influența unui conținut crescut de fosfați anorganici în mușchii care activează enzima glutaminază. Conținutul de amoniac în mușchi și sânge crește. Eliminarea amoniacului format se poate produce în principal în două moduri: legarea amoniacului de către acidul glutamic cu formarea glutaminei sau formarea ureei. Cu toate acestea, ambele procese necesită participarea ATP și, prin urmare, (datorită scăderii conținutului său) întâmpină dificultăți în timpul activității musculare intense. În timpul activității musculare de intensitate medie și moderată, când are loc resinteza ATP din cauza fosforilării respiratorii, eliminarea amoniacului este îmbunătățită semnificativ. Conținutul său în sânge și țesuturi scade, iar formarea de glutamină și uree crește. Din cauza lipsei de ATP în timpul activității musculare de intensitate maximă și submaximală, o serie de alte sinteze biologice sunt, de asemenea, împiedicate. În special, sinteza acetilcolinei în terminațiile nervoase motorii, care afectează negativ transmiterea excitației nervoase către mușchi.

2. Modificări biochimice în corpul sportivilor de luptă

Cerințele de energie ale organismului (mușchii care lucrează) sunt satisfăcute, după cum știți, în două moduri principale - anaerob și aerob. Raportul dintre aceste două moduri de producere a energiei nu este același în exerciții diferite. La efectuarea oricărui exercițiu, toate cele trei sisteme energetice acționează practic: fosfagen anaerob (alactat) și acid lactic (glicolitic) și aerob (oxigen, oxidativ) „Zone” acțiunile lor se suprapun parțial. Prin urmare, este dificil să se evidențieze contribuția „netă” a fiecăruia dintre sistemele energetice, mai ales atunci când se lucrează cu o durată maximă relativ scurtă.În acest sens, sistemele „învecinate” în ceea ce privește puterea energetică (zona de acțiune) sunt adesea combinate în perechi, fosfagen cu acid lactic, acid lactic cu oxigen. Este indicat primul sistem, al cărui aport energetic este mai mare. În conformitate cu sarcina relativă asupra sistemelor energetice anaerobe și aerobe, toate exercițiile pot fi împărțite în anaerobe și aerobe. Primul - cu predominanța anaerobului, al doilea - componenta aerobă a producției de energie.Calitatea principală la efectuarea exercițiilor anaerobe este puterea (capacități viteză-forță), în timp ce se efectuează exerciții aerobe - anduranță. Raportul dintre diferitele sisteme de producere a energiei determină în mare măsură natura și gradul modificărilor în activitatea diferitelor sisteme fiziologice care asigură efectuarea diferitelor exerciții.

Exista trei grupe de exercitii anaerobe: - puterea anaeroba maxima (puterea anaeroba); - despre puterea anaerobă maximă; - putere anaerobă submaximală (putere anaerobă-aerobă). Exercițiile de putere anaerobă maximă (putere anaerobă) sunt exerciții cu un mod aproape exclusiv anaerob de aprovizionare cu energie a mușchilor care lucrează: componenta anaerobă în producția totală de energie este de la 90 la 100%. Este furnizat în principal de sistemul energetic fosgenic (ATP + CP), cu o anumită participare a sistemului acid lactic (glicolitic). Puterea anaerobă maximă record dezvoltată de sportivi remarcabili în timpul sprintului atinge 120 kcal/min. Durata maximă posibilă a unor astfel de exerciții este de câteva secunde. Întărirea activității sistemelor vegetative are loc treptat în procesul de lucru. Datorită duratei scurte a exercițiilor anaerobe în timpul efectuării acestora, funcțiile de circulație a sângelui și de respirație nu au timp să atingă maximul posibil. În timpul exercițiului anaerob maxim, sportivul fie nu respiră deloc, fie reușește să finalizeze doar câteva cicluri respiratorii. În consecință, ventilația pulmonară „medie” nu depășește 20-30% din maximă. Ritmul cardiac crește chiar înainte de începere (până la 140-150 bpm) și continuă să crească în timpul exercițiului, atingând cea mai mare valoare imediat după terminare - 80-90% din maxim (160-180 bpm).

Deoarece baza energetică a acestor exerciții sunt procesele anaerobe, întărirea activității sistemului cardio-respirator (transport oxigen) nu are practic nicio importanță pentru aprovizionarea cu energie a exercițiului în sine. Concentrația de lactat din sânge în timpul muncii se modifică foarte ușor, deși în mușchii care lucrează poate ajunge la 10 mmol/kg și chiar mai mult la sfârșitul muncii. Concentrația de lactat din sânge continuă să crească timp de câteva minute după încetarea activității și este de maximum 5-8 mmol / l. Înainte de a efectua exerciții anaerobe, concentrația de glucoză din sânge crește ușor. Înainte și ca urmare a implementării lor, concentrația de catecolamine (adrenalină și norepinefrină) și hormon de creștere în sânge crește foarte semnificativ, dar concentrația de insulină scade ușor; concentrațiile de glucagon și cortizol nu se modifică semnificativ. Principalele sisteme și mecanisme fiziologice care determină rezultatul sportiv în aceste exerciții sunt reglarea nervoasă centrală a activității musculare (coordonarea mișcărilor cu manifestarea unei mari puteri musculare), proprietățile funcționale ale aparatului neuromuscular (viteză-forță), capacitatea și puterea sistemului energetic fosfagen al mușchilor care lucrează.

Exercițiile care se apropie de puterea anaerobă maximă (putere anaerobă mixtă) sunt exerciții cu o aprovizionare predominant de energie anaerobă a mușchilor care lucrează. Componenta anaerobă în producția totală de energie este de 75-85% - parțial datorată fosfagenului și în cea mai mare măsură datorită sistemelor energetice de acid lactic (glicolitic). Durata maximă posibilă a unor astfel de exerciții pentru sportivii excepționali variază de la 20 la 50 de secunde. Pentru aprovizionarea cu energie a acestor exerciții, o creștere semnificativă a activității sistemului de transport al oxigenului joacă deja un anumit rol energetic și cu cât mai mare cu atât exercițiul este mai lung.

În timpul exercițiului, ventilația pulmonară crește rapid, astfel încât până la sfârșitul exercițiului care durează aproximativ 1 min, aceasta poate ajunge la 50-60% din ventilația maximă de lucru pentru acest sportiv (60-80 l/min). Concentrația de lactat în sânge după exercițiu este foarte mare - până la 15 mmol / l la sportivii calificați. Acumularea de lactat în sânge este asociată cu o rată foarte mare de formare a acestuia în mușchii care lucrează (ca urmare a glicolizei anaerobe intense). Concentrația de glucoză din sânge este ușor crescută în comparație cu condițiile de repaus (până la 100-120 mg%). Modificările hormonale din sânge sunt similare cu cele care apar în timpul exercițiului de putere anaerobă maximă.

Principalele sisteme și mecanisme fiziologice care determină rezultatul sportului în exerciții aproape de puterea anaerobă maximă sunt aceleași ca în exercițiile din grupul precedent și, în plus, puterea sistemului energetic lactic (glicolitic) al mușchilor care lucrează. . Exercițiile de putere anaerobă submaximală (putere anaerobă-aerobă) sunt exerciții cu predominanța componentei anaerobe a aprovizionării cu energie a mușchilor care lucrează. În producția totală de energie a organismului, aceasta ajunge la 60-70% și este asigurată în principal de sistemul energetic acid lactic (glicolitic). În aprovizionarea cu energie a acestor exerciții, o pondere semnificativă aparține sistemului energetic oxigen (oxidativ, aerob). Durata maximă posibilă a exercițiilor de competiție pentru sportivii remarcabili este de la 1 la 2 minute. Puterea și durata maximă a acestor exerciții sunt de așa natură încât în ​​procesul de implementare a acestora, indicatorii de performanță. Sistemul de transport de oxigen (HR, debitul cardiac, LV, rata de consum de O2) poate fi aproape de valorile maxime pentru un anumit sportiv sau chiar să le realizeze. Cu cât exercițiul este mai lung, cu atât acești indicatori sunt mai mari la final și cu atât este mai mare ponderea producției de energie aerobă în timpul exercițiului. După aceste exerciții, se înregistrează o concentrație foarte mare de lactat în mușchii și sângele care lucrează - până la 20-25 mmol / l. Astfel, antrenamentul și activitatea competitivă a sportivilor de luptă unică se desfășoară la aproximativ sarcina maximă asupra mușchilor sportivilor. În același timp, procesele energetice care au loc în organism se caracterizează prin faptul că, din cauza duratei scurte a exercițiilor anaerobe în timpul executării acestora, funcțiile de circulație a sângelui și de respirație nu au timp să atingă maximul posibil. În timpul exercițiului anaerob maxim, sportivul fie nu respiră deloc, fie reușește să finalizeze doar câteva cicluri respiratorii. În consecință, ventilația pulmonară „medie” nu depășește 20-30% din maximă.

O persoană efectuează exerciții fizice și cheltuiește energie cu ajutorul aparatului neuromuscular. Aparatul neuromuscular este o colecție de unități motorii. Fiecare MU include un neuron motor, un axon și o colecție de fibre musculare. Numărul de UM rămâne neschimbat la om. Cantitatea de MV din mușchi este posibilă și poate fi modificată în timpul antrenamentului, dar nu mai mult de 5%. Prin urmare, acest factor de creștere a funcționalității musculare nu are importanță practică. În interiorul MV apare hiperplazia (creșterea numărului de elemente) a multor organite: miofibrile, mitocondrii, reticul sarcoplasmatic (SPR), globule de glicogen, mioglobină, ribozomi, ADN etc. Se modifică și numărul de capilare care deservesc MV. Miofibrila este un organel specializat al fibrei musculare (celula). Are aproximativ aceeași secțiune transversală la toate animalele. Este alcătuit din sarcomere conectate în serie, fiecare dintre acestea incluzând filamente de actină și miozină. Între filamentele de actină și miozină se pot forma punți și, odată cu consumul de energie stocată în ATP, punțile se pot întoarce, adică. contracția miofibrilelor, contracția fibrelor musculare, contracția musculară. Punțile se formează în prezența ionilor de calciu și a moleculelor de ATP în sarcoplasmă. O creștere a numărului de miofibrile dintr-o fibră musculară duce la o creștere a forței, vitezei de contracție și a dimensiunii acesteia. Odată cu creșterea miofibrilelor, are loc și creșterea altor organite care deservesc miofibrilele, de exemplu, reticulul sarcoplasmatic. Reticulul sarcoplasmatic este o rețea de membrane interne care formează vezicule, tubuli și cisterne. În MW, SPR formează cisterne, iar ionii de calciu (Ca) se acumulează în aceste cisterne. Se presupune că enzimele de glicoliză sunt atașate de membranele SPR, prin urmare, atunci când accesul la oxigen este oprit, canalele se umflă semnificativ. Acest fenomen este asociat cu acumularea de ioni de hidrogen (H), care provoacă distrugerea parțială (denaturarea) structurilor proteice, adăugarea de apă la radicalii moleculelor proteice. Pentru mecanismul de contracție musculară, rata de pompare a Ca din sarcoplasmă este de o importanță fundamentală, deoarece aceasta asigură procesul de relaxare musculară. Pompele de sodiu, potasiu și calciu sunt încorporate în membranele SPR; prin urmare, se poate presupune că o creștere a suprafeței membranelor SPR în raport cu masa miofibrilelor ar trebui să conducă la o creștere a ratei de relaxare a MF.

Prin urmare, o creștere a ratei sau ratei maxime de relaxare musculară (intervalul de timp de la sfârșitul activării electrice a mușchiului până la scăderea stresului mecanic din acesta la zero) ar trebui să indice o creștere relativă a membranelor SPR. Menținerea ratei maxime este asigurată de rezervele în MV de ATP, CRF, masa mitocondriilor miofibrilare, masa mitocondriilor sarcoplasmatice, masa enzimelor glicolitice și capacitatea tampon a conținutului fibrei musculare și a sângelui.

Toți acești factori afectează procesul de alimentare cu energie a contracției musculare, cu toate acestea, capacitatea de a menține rata maximă ar trebui să depindă în principal de mitocondriile SBP. Prin creșterea cantității de MF oxidativ, sau, cu alte cuvinte, a capacității aerobe a mușchiului, crește durata exercițiului cu putere maximă. Acest lucru se datorează faptului că menținerea concentrației de CrF în timpul glicolizei duce la acidificarea MF, inhibarea proceselor de consum de ATP datorită competiției ionilor de H cu ionii de Ca la centrele active ale capetelor de miozină. Prin urmare, procesul de menținere a concentrației CRF cu predominanța proceselor aerobe în mușchi decurge din ce în ce mai eficient pe măsură ce se efectuează exercițiul. De asemenea, este important ca mitocondriile să absoarbă activ ionii de hidrogen; prin urmare, atunci când se efectuează exerciții de limitare pe termen scurt (10-30 s), rolul lor este mai redus la acidificarea celulelor tampon. Astfel, adaptarea la munca musculara se realizeaza prin munca celulei fiecarui atlet, bazata pe metabolismul energetic in procesul de viata celulara. Baza acestui proces este consumul de ATP în timpul interacțiunii ionilor de hidrogen și calciu.

Creșterea divertismentului de lupte asigură o creștere semnificativă a activității de desfășurare a unei lupte cu o creștere simultană a numărului de acțiuni tehnice efectuate. Având în vedere acest lucru, se pune într-adevăr o problemă legată de faptul că, odată cu o intensitate crescută a conducerii unui duel competitiv pe fondul oboselii fizice progresive, se va produce o automatizare temporară a abilității motorii sportivului.

În practica sportivă, aceasta se manifestă de obicei în a doua jumătate a unui duel competitiv desfășurat cu intensitate ridicată. În acest caz (mai ales dacă sportivul nu are un nivel foarte ridicat de rezistență specială), se notează modificări semnificative ale pH-ului sângelui (sub 7,0 unități), ceea ce indică o reacție extrem de nefavorabilă a sportivului la munca de o asemenea intensitate. Se știe că, de exemplu, o încălcare stabilă a structurii ritmice a abilității motorii a unui luptător atunci când se execută o aruncare în spate începe cu nivelul de oboseală fizică la valori ale pH-ului sângelui sub 7,2 arb. unitati

În acest sens, există două modalități posibile de a crește stabilitatea manifestării deprinderii motorii a artiștilor marțiali: a) ridica nivelul de rezistență deosebită în așa măsură încât aceștia să poată lupta cu orice intensitate fără oboseală fizică pronunțată (reacția la sarcina nu trebuie să conducă la schimbări acidotice sub valorile pH-ului egale cu 7,2 unități convenționale); b) sa asigure manifestarea stabila a unei deprinderi motrice in orice situatii extreme de extrema activitate fizica la valori ale pH-ului sângelui care ajung până la 6,9 arb. unitati În cadrul primei direcții, au fost efectuate un număr destul de mare de studii speciale care au determinat modalitățile și perspectivele reale de rezolvare a problemei educației forțate a rezistenței speciale la sportivii de luptă unică. În ceea ce privește a doua problemă, nu există până acum evoluții reale, practic semnificative.

4. Problema recuperării în sport

Una dintre cele mai importante condiții pentru intensificarea procesului de antrenament și îmbunătățirea în continuare a performanței sportive este utilizarea pe scară largă și sistematică a mijloacelor de restaurare. Recuperarea rațională este de o importanță deosebită sub încărcături fizice și mentale limitate și aproape limitative - însoțitori obligatorii de antrenament și competiții ale sporturilor moderne. Este evident că utilizarea unui sistem de mijloace restaurative face necesară clasificarea clară a proceselor de recuperare în condiţiile activităţii sportive.

Specificul schimburilor de recuperare, determinat de natura activităților sportive, volumul și intensitatea antrenamentelor și sarcinilor competitive, regimul general, determină măsuri specifice care vizează restabilirea capacității de muncă. N. I. Volkov identifică următoarele tipuri de recuperare la sportivi: curent (observare în timpul muncii), urgent (după sfârșitul sarcinii) și întârziat (multe ore după terminarea lucrării), precum și după suprasolicitare cronică (așa-numita stres- recuperare). Trebuie remarcat faptul că reacțiile enumerate sunt efectuate pe fondul recuperării periodice din cauza consumului de energie în viața normală.

Caracterul său este în mare măsură determinat de starea funcțională a organismului. O înțelegere clară a dinamicii proceselor de recuperare în condițiile activităților sportive este necesară pentru organizarea utilizării raționale a instrumentelor de recuperare. Astfel, schimbările funcționale care se dezvoltă în procesul de recuperare curentă au ca scop satisfacerea cerințelor energetice crescute ale organismului, compensarea consumului crescut de energie biologică în procesul activității musculare. În restabilirea costurilor energetice, transformările metabolice ocupă un loc central.

Raportul dintre cheltuiala de energie a corpului și recuperarea acestora în timpul muncii fac posibilă împărțirea sarcinilor fizice în 3 intervale: 1) sarcini la care suportul aerob pentru muncă este suficient; 2) sarcini la care, împreună cu munca aerobă, se folosesc surse de energie anaerobă, dar nu a fost încă depășită limita de creștere a alimentării cu oxigen a mușchilor care lucrează; 3) sarcini la care necesarul de energie depășește posibilitățile de recuperare a curentului, care este însoțită de oboseală care se dezvoltă rapid. În unele sporturi, pentru a evalua eficacitatea măsurilor de reabilitare, este recomandabil să se analizeze diverși indicatori ai aparatului neuromuscular și să se utilizeze teste psihologice. Utilizarea examinărilor aprofundate în practica lucrului cu sportivi de înaltă clasă, folosind o gamă largă de instrumente și metode, face posibilă evaluarea eficienței măsurilor anterioare de reabilitare și determinarea tacticilor celor ulterioare. Testarea de recuperare necesită examinări de referință efectuate în cicluri de pregătire săptămânale sau lunare. Frecvența acestor examinări, metodele de cercetare sunt determinate de medic și antrenor, în funcție de sport, de natura sarcinilor acestei perioade de antrenament, de mijloacele de reabilitare utilizate și de caracteristicile individuale ale sportivului.

5 . Caracteristicile stărilor metabolice la om în timpul activității musculare

Starea metabolismului în corpul uman este caracterizată de un număr mare de variabile. In conditii de activitate musculara intensa, cel mai important factor de care depinde starea metabolica a organismului este utilizarea in domeniul metabolismului energetic. Pentru o evaluare cantitativă a stărilor metabolice la om în timpul lucrului muscular, se propune utilizarea a trei tipuri de criterii: a) criterii de putere, care reflectă rata de conversie a energiei în procesele aerobe și anaerobe; b) criterii de capacitate care caracterizează rezervele de energie ale organismului sau cantitatea totală de modificări metabolice survenite în timpul muncii; c) criterii de performanţă care determină gradul de utilizare a energiei proceselor aerobe şi anaerobe în efectuarea lucrului muscular. Modificările puterii și duratei exercițiului afectează metabolismul aerob și anaerob în moduri diferite. Astfel de indicatori ai puterii și capacității procesului aerob, cum ar fi dimensiunea ventilației pulmonare, nivelul consumului de oxigen, aportul de oxigen în timpul lucrului, cresc sistematic odată cu creșterea duratei exercițiului la fiecare valoare aleasă de putere. Aceste cifre cresc semnificativ odată cu creșterea intensității muncii în toate intervalele de timp ale exercițiului. Indicatorii acumulării maxime de acid lactic în sânge și a datoriei totale de oxigen, care caracterizează capacitatea surselor de energie anaerobă, se modifică puțin în timpul exercițiilor de putere moderată, dar cresc semnificativ odată cu creșterea duratei de lucru în exercițiile mai intense.

Este interesant de observat că la cea mai mică putere de exercițiu, în care conținutul de acid lactic din sânge rămâne la un nivel constant de aproximativ 50-60 mg, este practic imposibil să se detecteze fracția lactat a datoriei de oxigen; de asemenea, nu există o eliberare excesivă de dioxid de carbon asociată cu distrugerea bicarbonaților din sânge în timpul acumulării de acid lactic. Se poate presupune că nivelul observat de acumulare a acidului lactic în sânge încă nu depășește acele valori de prag peste care se observă stimularea proceselor oxidative asociate cu eliminarea datoriei de oxigen lactat. Ratele metabolice aerobe după o perioadă scurtă de întârziere (aproximativ 1 minut) asociate cu exercițiul arată o creștere sistemică odată cu creșterea timpului de exercițiu.

În timpul perioadei de antrenament, există o creștere pronunțată a reacțiilor anaerobe care conduc la formarea acidului lactic. O creștere a puterii de exercițiu este însoțită de o creștere proporțională a proceselor aerobe. O creștere a intensității proceselor aerobe cu o creștere a puterii s-a constatat doar la exercițiile a căror durată a depășit 0,5 minute. Când se efectuează exerciții intense de scurtă durată, există o scădere a metabolismului aerob. O creștere a mărimii datoriei totale de oxigen datorită formării fracției de lactat și apariției eliberării excesive de dioxid de carbon se găsește numai în acele exerciții, a căror putere și durată sunt suficiente pentru acumularea de acid lactic peste 50- 60 mg%. La efectuarea exercițiilor de putere redusă, modificările indicatorilor proceselor aerobe și anaerobe arată direcția opusă, cu creșterea puterii, modificările acestor procese sunt înlocuite cu unele unidirecționale.

În dinamica indicatorilor ratei consumului de oxigen și a „excedentului” de eliberare de dioxid de carbon în timpul exercițiului, este detectată o schimbare de fază, în perioada de recuperare după încheierea lucrului, are loc sincronizarea schimburilor în acești indicatori. Modificările parametrilor consumului de oxigen și ale conținutului de acid lactic din sânge cu o creștere a timpului de recuperare după efectuarea exercițiilor intense se manifestă în mod clar prin discrepanțe de fază. Problema oboselii în biochimia sportului este una dintre cele mai dificile și încă departe de a fi rezolvată. În cea mai generală formă, oboseala poate fi definită ca o stare a corpului care apare ca urmare a unei activități prelungite sau intense și se caracterizează printr-o scădere a performanței. Subiectiv, este perceput de o persoană ca un sentiment de oboseală locală sau oboseală generală. Studiile pe termen lung fac posibilă împărțirea factorilor biochimici care limitează performanța în trei grupuri legate între ele.

Acestea sunt, în primul rând, modificări biochimice ale sistemului nervos central, cauzate atât de procesul de excitație motorie în sine, cât și de impulsurile proprioceptive de la periferie. În al doilea rând, acestea sunt modificări biochimice ale mușchilor scheletici și miocardului, cauzate de activitatea lor și modificări trofice ale sistemului nervos. În al treilea rând, acestea sunt modificări biochimice în mediul intern al corpului, în funcție atât de procesele care au loc în mușchi, cât și de influența sistem nervos. aspecte comune oboseala sunt un dezechilibru al macroergilor fosforici în mușchi și creier, precum și o scădere a activității ATPazei și a coeficientului de fosforilare în mușchi. Totuși, oboseala asociată cu munca de mare intensitate și de lungă durată are unele caracteristici specifice. În plus, modificările biochimice din timpul oboselii cauzate de activitatea musculară de scurtă durată se caracterizează printr-un gradient semnificativ mai mare decât în ​​timpul activității musculare de intensitate moderată, dar apropiată de limita de durată. Trebuie subliniat faptul că o scădere bruscă a rezervelor de carbohidrați ale organismului, deși de mare importanță, nu joacă un rol decisiv în limitarea performanței. Cel mai important factor care limitează performanța este nivelul de ATP atât în ​​mușchii înșiși, cât și în sistemul nervos central.

În același timp, modificările biochimice în alte organe, în special în miocard, nu pot fi ignorate. Cu o muncă intensivă pe termen scurt, nivelul de glicogen și creatină fosfat din acesta nu se modifică, iar activitatea enzimelor oxidative crește. Când se lucrează pentru o perioadă lungă de timp, poate exista o scădere atât a nivelului de glicogen și creatină fosfat, cât și a activității enzimatice. Aceasta este însoțită de modificări ECG, indicând procese distrofice, cel mai adesea în ventriculul stâng și mai rar în atrii. Astfel, oboseala se caracterizează prin modificări biochimice profunde atât la nivelul sistemului nervos central, cât și la periferie, în primul rând la nivelul mușchilor. În același timp, gradul modificărilor biochimice în acestea din urmă poate fi modificat cu o creștere a performanței cauzată de expunerea la sistemul nervos central. În 1903, I.M. a scris despre natura nervoasă centrală a oboselii. Sechenov. Din acel moment, datele privind rolul inhibiției centrale în mecanismul oboselii au fost reînnoite în mod constant. Prezența inhibiției difuze în timpul oboselii cauzate de activitatea musculară prelungită este fără îndoială. Se dezvoltă în sistemul nervos central și se dezvoltă în el cu interacțiunea centrului și periferiei cu rolul principal al primului. Oboseala este o consecință a modificărilor provocate în organism de o activitate intensă sau prelungită, și o reacție de protecție care împiedică trecerea să treacă de linia tulburărilor funcționale și biochimice periculoase pentru organism, amenințăndu-i existența.

Tulburările în metabolismul proteinelor și acidului nucleic al sistemului nervos joacă, de asemenea, un anumit rol în mecanismul oboselii. În timpul alergării prelungite sau înotului cu o sarcină care provoacă oboseală semnificativă, se observă o scădere a nivelului de ARN la neuronii motori, în timp ce în timpul muncii lungi, dar nu obositoare, aceasta nu se modifică sau crește. Deoarece chimia și, în special, activitatea enzimelor musculare sunt reglate de influențele trofice ale sistemului nervos, se poate presupune că modificările stării chimice ale celulelor nervoase în timpul dezvoltării inhibiției protectoare cauzate de oboseală duc la o schimbare a impulsiunea centrifugă trofică, care implică tulburări în reglarea chimiei musculare.

Aceste influențe trofice, aparent, sunt efectuate de mișcarea substanțelor biologic active de-a lungul axoplasmei fibrelor eferente, așa cum este descris de P. Weiss. În special, din nervii periferici a fost izolată o substanță proteică, care este un inhibitor specific al hexokinazei, similar cu inhibitorul acestei enzime secretat de glanda pituitară anterioară. Astfel, oboseala se dezvoltă odată cu interacțiunea mecanismelor centrale și periferice cu semnificația conducătoare și integratoare a celor dintâi. Se asociază atât cu modificări ale celulelor nervoase, cât și cu influențe reflexe și umorale din periferie. Modificările biochimice în timpul oboselii pot fi de natură generalizată, însoțite de modificări generale ale mediului intern al organismului și de tulburări în reglarea și coordonarea diferitelor funcții fiziologice (cu efort fizic prelungit, excitant semnificativ). masa musculara). Aceste modificări pot fi, de asemenea, de natură mai locală, neînsoțite de modificări generale semnificative, ci limitate doar la mușchii care lucrează și la grupurile corespunzătoare de celule și centri nervoși (în timpul lucrului pe termen scurt de intensitate maximă sau al lucrului pe termen lung cu un număr limitat). a mușchilor).

Oboseala (și în special senzația de oboseală) este o reacție de protecție care protejează organismul de grade excesive de epuizare funcțională care pun viața în pericol. În același timp, antrenează mecanisme compensatorii fiziologice și biochimice, creând condițiile preliminare pentru procesele de recuperare și o creștere suplimentară a funcționalității și performanței organismului. În timpul odihnei după munca musculară, proporțiile normale ale compușilor biologici sunt restabilite atât în ​​mușchi, cât și în organism în ansamblu. Dacă în timpul lucrului muscular domină procesele catabolice necesare aprovizionării cu energie, atunci în timpul repausului predomină procesele de anabolism. Procesele anabolice au nevoie de energie sub formă de ATP, astfel încât cele mai pronunțate modificări se găsesc în domeniul metabolismului energetic, deoarece ATP este cheltuit în mod constant în timpul perioadei de odihnă și, prin urmare, rezervele de ATP trebuie restabilite. Procesele anabolice din timpul perioadei de odihnă se datorează proceselor catabolice care au avut loc în timpul muncii. În timpul repausului, ATP, creatina fosfat, glicogenul, fosfolipidele, proteinele musculare sunt resintetizate, echilibrul hidric și electrolitic al organismului revine la normal, iar structurile celulare distruse sunt restaurate. În funcție de direcția generală a modificărilor biochimice din organism și de timpul necesar proceselor de separare, se disting două tipuri de procese de recuperare - recuperarea urgentă și cea stângă. Recuperarea de urgență durează de la 30 la 90 de minute după muncă. În perioada de recuperare urgentă, produsele anaerobe de degradare acumulate în timpul lucrului, în principal acidul lactic și datoria de oxigen, sunt eliminate. După terminarea lucrului, consumul de oxigen continuă să fie crescut în comparație cu starea de odihnă. Acest consum excesiv de oxigen se numește datorie de oxigen. Datoria de oxigen este întotdeauna mai mare decât deficitul de oxigen, iar cu cât intensitatea și durata muncii sunt mai mari, cu atât această diferență este mai mare.

În timpul repausului, consumul de ATP pentru contracțiile musculare se oprește, iar conținutul de ATP din mitocondrii crește în primele secunde, ceea ce indică trecerea mitocondriilor la o stare activă. Concentrația de ATP crește, crește nivelul final. De asemenea, activitatea enzimelor oxidative crește. Dar activitatea glicogen fosforilazei este redusă brusc. Acidul lactic, după cum știm deja, este produsul final al descompunerii glucozei în condiții anaerobe. În momentul inițial de odihnă, când consum crescut oxigen, aportul de oxigen către sistemele oxidative ale mușchilor crește. Pe lângă acidul lactic, se oxidează și alți metaboliți acumulați în timpul funcționării: acid succinic, glucoză; iar în etapele ulterioare ale recuperării şi acid gras. Recuperarea întârziată durează mult după terminarea lucrării. În primul rând, afectează procesele de sinteză a structurilor utilizate în timpul lucrului muscular, precum și restabilirea echilibrului ionic și hormonal în organism. În perioada de recuperare, există o acumulare de rezerve de glicogen în mușchi și ficat; aceste procese de recuperare au loc în decurs de 12-48 de ore. Odată ajuns în sânge, acidul lactic intră în celulele hepatice, unde glucoza este mai întâi sintetizată, iar glucoza este materialul direct de construcție pentru glicogen sintetaza, care catalizează sinteza glicogenului. Procesul de resinteză a glicogenului are un caracter de fază, care se bazează pe fenomenul de supracompensare. Supracompensarea (super-recuperarea) este excesul de rezerve de energie în timpul perioadei de odihnă până la nivelul de lucru. Supracompensarea este un fenomen acceptabil. Scăzut după muncă, conținutul de glicogen în timpul repausului crește nu numai la început, ci și la mai mult. nivel inalt. Apoi are loc o scădere la nivelul inițial (la nivelul de lucru) și chiar puțin mai jos, iar apoi urmează o revenire sub formă de val la nivelul inițial.

Durata fazei de supracompensare depinde de durata muncii și de profunzimea modificărilor biochimice pe care le provoacă în organism. Munca puternică pe termen scurt determină un debut rapid și finalizarea rapidă a fazei de supracompensare: atunci când depozitele de glicogen intramuscular sunt restabilite, faza de supracompensare este detectată după 3-4 ore și se termină după 12 ore. După muncă prelungită la putere moderată, supracompensarea glicogenului are loc după 12 ore și se termină în perioada de la 48 la 72 de ore după terminarea lucrului. Legea supracompensării este valabilă pentru toți compușii și structurile biologice care sunt într-o oarecare măsură consumați sau perturbați în timpul activității musculare și resintetizați în timpul repausului. Acestea includ: creatina fosfat, proteine ​​structurale si enzimatice, fosfolipide, organite celulare (mitocondrii, lizozomi). După resinteza rezervelor de energie ale organismului, procesele de resinteză a fosfolipidelor și proteinelor sunt îmbunătățite semnificativ, mai ales după o muncă grea de forță, care este însoțită de defalcarea lor semnificativă. Restabilirea nivelului proteinelor structurale și enzimatice are loc în 12-72 de ore. La efectuarea lucrărilor asociate cu pierderea apei, în perioada de recuperare, rezervele de apă și săruri minerale trebuie umplute. Alimentația este principala sursă de săruri minerale.

6 . Controlul biochimic în artele marțiale

În procesul de activitate musculară intensă, în mușchi se formează o cantitate mare de acizi lactic și piruvic, care difuzează în sânge și pot provoca acidoză metabolică a organismului, care duce la oboseală musculară și este însoțită de dureri musculare, amețeli, și greață. Astfel de modificări metabolice sunt asociate cu epuizarea rezervelor tampon ale organismului. Deoarece starea sistemelor tampon ale corpului este importantă în manifestarea performanței fizice ridicate, în diagnosticarea sportivă se folosesc indicatorii BBS. Indicatorii KOS, care sunt în mod normal relativ constanți, includ: - pH-ul sângelui (7,35-7,45); - рСО2 - presiunea parțială a dioxidului de carbon (Н2СО3 + СО2) în sânge (35 - 45 mm Hg); - 5B - bicarbonat de sânge standard HCOd, care, atunci când sângele este complet saturat cu oxigen, este de 22-26 meq/l; - BB - baze tampon de sânge integral sau plasmă (43 - 53 meq / l) - un indicator al capacității întregului sistem tampon de sânge sau plasmă; - L/86 - baze tampon normale ale sângelui integral la valorile pH-ului fiziologic și ale CO2 ale aerului alveolar; - BE - exces de baze, sau rezervă alcalină (de la - 2,4 la +2,3 meq/l) - un indicator al excesului sau al lipsei de tampon. Indicatorii CBS reflectă nu numai modificări ale sistemelor tampon ale sângelui, ci și starea sistemului respirator și excretor al corpului. Starea echilibrului acido-bazic (KOR) din organism se caracterizează prin constanta pH-ului sângelui (7,34-7,36).

S-a stabilit o corelație inversă între dinamica conținutului de lactat din sânge și modificările pH-ului sângelui. Prin modificarea indicatorilor CBS în timpul activității musculare, este posibil să se controleze răspunsul organismului la activitatea fizică și creșterea fitness-ului sportivului, deoarece unul dintre acești indicatori poate fi determinat cu controlul biochimic al CBS. Reacția activă a urinei (pH) este direct dependentă de starea acido-bazică a organismului. La acidoza metabolică, aciditatea urinei crește până la pH 5, iar la alcaloză metabolică scade până la pH 7. În tabel. Figura 3 arată direcția modificărilor valorilor pH-ului urinei în raport cu indicatorii stării acido-bazice a plasmei. Astfel, luptele ca sport se caracterizează printr-o intensitate ridicată a activității musculare. În acest sens, este important să se controleze schimbul de acizi în organismul sportivului. Cel mai informativ indicator al CBS este valoarea BE - rezervă alcalină, care crește odată cu îmbunătățirea calificărilor sportivilor, în special a celor specializați în sporturi de viteză-forță.

Concluzie

În concluzie, putem spune că antrenamentele și activitățile competitive ale artiștilor marțiali se desfășoară la aproximativ sarcina maximă asupra mușchilor sportivilor. În același timp, procesele energetice care au loc în organism se caracterizează prin faptul că, din cauza duratei scurte a exercițiilor anaerobe în timpul executării acestora, funcțiile de circulație a sângelui și de respirație nu au timp să atingă maximul posibil. În timpul exercițiului anaerob maxim, sportivul fie nu respiră deloc, fie reușește să finalizeze doar câteva cicluri respiratorii. În consecință, ventilația pulmonară „medie” nu depășește 20-30% din maximă. Oboseala în activitățile de competiție și de antrenament ale sportivilor de luptă unică apare din cauza sarcinii aproape limită asupra mușchilor pe întreaga perioadă a luptei.

Ca urmare, nivelul pH-ului din sânge crește, reacția sportivului și rezistența acestuia la atacurile inamicului se înrăutățesc. Pentru a reduce oboseala, se recomandă utilizarea sarcinilor anaerobe glicolitice în procesul de antrenament. Procesul de urme creat de focalizarea dominantă poate fi destul de persistent și inert, ceea ce face posibilă menținerea excitației chiar și atunci când sursa iritației este îndepărtată.

După încheierea muncii musculare, începe o perioadă de recuperare sau după muncă. Se caracterizează prin gradul de schimbare a funcțiilor corpului și timpul necesar pentru a le restabili la nivelul lor inițial. Studiul perioadei de recuperare este necesar pentru a evalua severitatea unei anumite lucrări, pentru a determina conformitatea acesteia cu capacitățile corpului și pentru a determina durata odihnei necesare. Bazele biochimice ale abilităților motorii ale combatanților sunt direct legate de manifestarea abilităților de forță, care includ forța dinamică, explozivă și izometrică. Adaptarea la munca musculara se realizeaza prin munca celulei fiecarui atlet, bazata pe metabolismul energetic in procesul de viata celulara. Baza acestui proces este consumul de ATP în timpul interacțiunii ionilor de hidrogen și calciu. Artele marțiale ca sport sunt caracterizate de o intensitate ridicată a activității musculare. În acest sens, este important să se controleze schimbul de acizi în organismul sportivului. Cel mai informativ indicator al CBS este valoarea BE - rezervă alcalină, care crește odată cu îmbunătățirea calificărilor sportivilor, în special a celor specializați în sporturi de viteză-forță.

Bibliografie

1. Volkov N.I. Biochimia activității musculare. - M.: Sport olimpic, 2001.

2. Volkov N.I., Oleinikov V.I. Bioenergetica sportului. - M: Sportul sovietic, 2011.

3. Maksimov D.V., Seluyanov V.N., Tabakov S.E. Pregătirea fizică a luptătorilor. - M: Divizia TVT, 2011.

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Sistemul musculo-scheletic al citoplasmei. Structura si compoziție chimică tesut muscular. Biochimia funcțională a mușchilor. Procese bioenergetice în timpul activității musculare. Biochimia exercițiilor fizice. Modificări biochimice ale mușchilor în patologie.

tutorial, adăugat 19.07.2009


Esența conceptului și principalele funcții ale activității musculare. Faza de recuperare a corpului uman. Indicatori de recuperare și instrumente care accelerează procesul. Principala caracteristică fiziologică a patinajului cu viteză.

test, adaugat 30.11.2008


Monitorizarea biochimică a procesului de antrenament. Tipuri de control de laborator. Sistemul de alimentare cu energie al organismului. Caracteristicile nutriției sportivilor. Modalități de conversie a energiei. Gradul de pregătire, principalele tipuri de adaptare, caracteristicile acestora.

teză, adăugată 22.01.2018


Mușchii ca organe ale corpului uman, constând din țesut muscular care se poate contracta sub influența impulsurilor nervoase, clasificarea și varietatea acestora, rolul funcțional. Caracteristici ale muncii musculare a corpului uman, dinamice și statice.

prezentare, adaugat 23.04.2013


Masa musculară scheletică la un adult. Parte activă a sistemului musculo-scheletic. Fibre musculare cu dungi încrucișate. Structura mușchilor scheletici, principalele grupuri și mușchii netezi și activitatea lor. Caracteristicile de vârstă ale sistemului muscular.

lucrare de control, adaugat 19.02.2009


Analize biochimice în medicina clinică. Proteinele plasmatice ale sângelui. Biochimia clinică a bolilor hepatice, tractului gastrointestinal, tulburări de hemostază, anemie și transfuzie de sânge, Diabet, cu boli endocrine.

tutorial, adăugat 19.07.2009


Caracteristicile surselor de dezvoltare a țesutului muscular cardiac, care sunt situate în mezodermul precordial. Analiza diferențierii cardiomiocitelor. Caracteristicile structurii țesutului muscular cardiac. Esența procesului de regenerare a țesutului muscular cardiac.

prezentare, adaugat 07.11.2012


Analize biochimice în medicina clinică. Mecanisme patochimice ale fenomenelor patologice universale. Biochimie clinică în boli reumatice, boli ale aparatului respirator, rinichi, tractul gastro-intestinal. Încălcări ale sistemului de hemostază.

tutorial, adăugat 19.07.2009


Dezvoltarea fizică și psihică a copilului la nou-născut și sugar. Caracteristici anatomice și fiziologice ale perioadei preșcolare a vieții. Dezvoltarea sistemului muscular și a scheletului la copiii de vârstă școlară primară. Perioada de pubertate la copii.

prezentare, adaugat 10.03.2015


Un sistem musculo-scheletic bine format și funcțional ca una dintre principalele condiții pentru dezvoltarea corespunzătoare a unui copil. Cunoașterea principalelor caracteristici ale sistemului osos și muscular la copii. caracteristici generale pieptul unui nou-născut.

Sistem muscularși funcțiile sale

abrevieri, prezentare generală a mușchilor scheletici)

Există două tipuri de mușchi: neted(involuntar) și striat(arbitrar). Muschii netezi situat în pereții vaselor de sânge și a unor organe interne. Acestea strâng sau dilată vasele de sânge, mișcă alimentele prin tractul gastrointestinal și contractă pereții vezicii urinare. Mușchii striați sunt toți mușchii scheletici care asigură o varietate de mișcări ale corpului. Mușchii striați includ și mușchiul inimii, care asigură automat munca ritmică a inimii pe tot parcursul vieții. Baza mușchilor este proteinele, care alcătuiesc 80-85% din țesutul muscular (cu excepția apei). Proprietatea principală a țesutului muscular este contractilitate, este asigurat de proteinele musculare contractile – actina si miozina.

Țesutul muscular este foarte complex. Mușchiul are o structură fibroasă, fiecare fibră este un mușchi în miniatură, combinația acestor fibre formează mușchiul în ansamblu. fibra musculara, constă la rândul său din miofibrile. Fiecare miofibrilă este împărțită în zone luminoase și întunecate alternativ. Zone întunecate - protofibrilele constau din lanțuri lungi de molecule miozina, cele mai ușoare sunt formate din filamente proteice mai subțiri actina. Atunci când mușchiul se află într-o stare necontractată (relaxată), filamentele de actină și miozină sunt doar parțial avansate unul față de celălalt, iar fiecărui filament de miozină se opun mai multe filamente de actină care îl înconjoară. Un avans mai profund unul față de celălalt determină scurtarea (contracția) miofibrilelor fibrelor musculare individuale și a întregului mușchi în ansamblu (Fig. 2.3).

Numeroase fibre nervoase se apropie și se îndepărtează de mușchi (principiul arcului reflex) (Fig. 2.4). Fibrele nervoase motorii (eferente) transmit impulsuri din creier și măduva spinării, aducând mușchii în stare de funcționare; fibrele senzoriale transmit impulsuri în sens opus, informând sistemul nervos central despre activitatea musculară. Prin fibrele nervoase simpatice se realizează reglarea proceselor metabolice în mușchi, prin care activitatea acestora se adaptează la condițiile de lucru modificate, la diferite sarcini musculare. Fiecare mușchi este pătruns de o rețea extinsă de capilare, prin care intră substanțele necesare vieții mușchilor și se excretă produsele metabolice.

Mușchii scheletici. Mușchii scheletici fac parte din structura sistemului musculo-scheletic, sunt atașați de oasele scheletului și, atunci când sunt contractați, pun în mișcare verigile individuale ale scheletului, pârghii. Aceștia sunt implicați în menținerea poziției corpului și a părților sale în spațiu, asigură mișcare la mers, alergare, mestecat, înghițire, respirație etc., generând în același timp căldură. Mușchii scheletici au capacitatea de a fi excitați sub influența impulsurilor nervoase. Excitația este efectuată asupra structurilor contractile (miofibrile), care, în timp ce se contractă, efectuează un anumit act motor - mișcare sau tensiune.

Orez. 2.3. Reprezentarea schematică a unui muşchi.

Mușchiul (L) este alcătuit din fibre musculare (B) fiecare dintre ele – din miofibrile (ÎN). Miofibrila (G) compus din miofilamente groase și subțiri (D). Figura prezintă un sarcomer delimitat pe ambele părți de linii: 1 - disc izotrop, 2 - disc anizotrop, 3 - zonă cu anizotropie mai mică. Medii în secțiune transversală a unei multifibrile (4), dând o idee despre distribuția hexagonală a polifilamentelor groase și subțiri

Orez. 2.4. Schema celui mai simplu arc reflex:

1 - neuron aferent (senzorial), 2 - nodul spinal, 3 - neuron intercalar, 4 .- substanța cenușie a măduvei spinării, 5 - neuron eferent (motor). 6 - terminațiile nervoase motorii din mușchi; 7 - nervul senzitiv care se termină în piele

Amintiți-vă că toți mușchii scheletici constau din mușchi striați. La oameni, există aproximativ 600 dintre ei, iar majoritatea sunt pereche. Greutatea lor este de 35-40% din greutatea corporală totală a unui adult. Mușchii scheletici sunt acoperiți la exterior cu o teacă densă de țesut conjunctiv. În fiecare mușchi se disting o parte activă (corpul muscular) și o parte pasivă (tendonul). Mușchii sunt împărțiți în pe scurtȘi larg.

Se numesc mușchii care acționează în direcții opuse antagonişti unidirectional - sinergiști. Aceiași mușchi în situații diferite pot acționa în ambele capacități. La oameni, fusiforme și în formă de panglică sunt mai frecvente. Mușchii fuziformi situate si functionand in regiunea formatiilor osoase lungi ale membrelor, pot avea doua burti (muschii dipgastrici) si mai multe capete (biceps, triceps, muschi cvadriceps). Mușchii panglicii au lățimi diferite și participă de obicei la formarea corsetului pereților corpului. Mușchii cu structură plumoasă, având un diametru fiziologic mare datorită unui număr mare de structuri musculare scurte, sunt mult mai puternici decât acei mușchi la care cursul fibrelor are o aranjare rectilinie (longitudinală). Primii sunt numiți mușchi puternici care efectuează mișcări de amplitudine mică, cei din urmă sunt numiți dexter, participând la mișcări cu o amplitudine mare. În funcție de scopul funcțional și direcția mișcării în articulații, se disting mușchii flexoriȘi extensori care conducȘi eferente, sfinctere(compresivă) și expansoare.

putere musculara este determinată de greutatea sarcinii pe care o poate ridica la o anumită înălțime (sau este capabilă să o susțină la excitație maximă), fără a-și modifica lungimea. Forța mușchiului depinde de suma forțelor fibrelor musculare, de contractilitatea acestora; privind numărul de fibre musculare din mușchi și numărul de unități funcționale, excitat simultan în timpul dezvoltării tensiunii; din lungimea inițială a mușchilor(un mușchi preîntins dezvoltă o forță mai mare); din condiţiile de interacţiune cu oasele scheletului.

Contractilitatea muşchiul se caracterizează prin sa putere absolută, acestea. forță pe 1 cm 2 din secțiunea transversală a fibrelor musculare. Pentru a calcula acest indicator, puterea musculară este împărțită la zonă diametrul său fiziologic(adică, suma suprafețelor tuturor fibrelor musculare care alcătuiesc mușchiul). De exemplu: în medie, o persoană are puterea (pe 1 cm 2 de secțiune transversală musculară) a mușchiului gastrocnemian. - 6,24; extensorii gâtului - 9,0; mușchiul triceps al umărului - 16,8 kg.

Sistemul nervos central reglează forța de contracție musculară prin modificarea numărului de unități funcționale care participă simultan la contracție, precum și frecvența impulsurilor trimise acestora. Creșterea impulsurilor duce la o creștere a mărimii tensiunii.

Munca musculara.În procesul de contracție musculară, energia chimică potențială este transformată în energie mecanică potențială de tensiune și energie cinetică a mișcării. Faceți distincția între munca internă și cea externă. Munca internă este asociată cu frecarea fibrei musculare în timpul contracției acesteia. Munca externă se manifestă atunci când se mișcă propriul corp, încărcătură, părți individuale ale corpului (muncă dinamică) în spațiu. Se caracterizează prin coeficientul de performanță (COP) al sistemului muscular, adică. raportul dintre munca depusă și costurile totale de energie (pentru mușchii umani, eficiența este de 15-20%, pentru persoanele pregătite fizic această cifră este puțin mai mare).

Cu eforturi statice (fara miscare), putem vorbi nu despre munca ca atare din punct de vedere al fizicii, ci despre munca care ar trebui evaluata prin costurile fiziologice energetice ale organismului.

Mușchiul ca organ.În general, mușchiul ca organ este o formațiune structurală complexă care îndeplinește anumite funcții, constă în 72-80% din apă și 16-20% din materie densă. Fibrele musculare constau din miofibrile cu nuclei celulari, ribozomi, mitocondrii, reticul sarcoplasmatic, formațiuni nervoase senzitive - proprioreceptori și alte elemente funcționale care asigură sinteza proteinelor, fosforilarea oxidativă și resinteza acidului adenozin trifosforic, transportul substanțelor în interiorul celulei musculare etc. în timpul funcționării fibrelor musculare. O formare structurală și funcțională importantă a unui mușchi este o unitate motorie, sau neuromotorie, constând dintr-un neuron motor și fibrele musculare inervate de acesta. Exista unitati motorii mici, medii si mari in functie de numarul de fibre musculare implicate in actul contractiei.

Sistemul de straturi de țesut conjunctiv și membrane conectează fibrele musculare într-un singur sistem de lucru, care, cu ajutorul tendoanelor, transferă tracțiunea care are loc în timpul contracției musculare către oasele scheletului.

Întregul mușchi este pătruns cu o rețea extinsă de ramuri circulatorii și limfatice. răpitori. Fibre musculare roșii au o rețea mai densă de vase de sânge decât alb. Au o cantitate mare de glicogen și lipide, se caracterizează printr-o activitate tonică semnificativă, capacitatea de a se exercita o perioadă lungă de timp și de a efectua o muncă dinamică pe termen lung. Fiecare fibră roșie are mai mult decât alb, mitocondrii - generatoare și furnizori de energie, înconjurate de 3-5 capilare, iar acest lucru creează condițiile pentru o alimentare mai intensă cu sânge a fibrelor roșii și un nivel ridicat al proceselor metabolice.

Fibre musculare albe au miofibrile care sunt mai groase și mai puternice decât miofibrilele din fibre roșii, se contractă rapid, dar nu sunt capabile de tensiune susținută. Mitocondriile de substanță albă au un singur capilar. Majoritatea mușchilor conțin fibre roșii și albe în proporții diferite. Există și fibre musculare tonic(capabil de excitație locală fără răspândirea acesteia); fază,.capabil să răspundă la un val de excitaţie extins atât prin contracţie cât şi prin relaxare; tranzitorie, combinând ambele proprietăți.

pompa musculara- un concept fiziologic asociat cu funcția musculară și efectul acestuia asupra propriei rezerve de sânge. Acțiunea sa principală se manifestă astfel: în timpul contracției mușchilor scheletici, afluxul sângelui arterial către aceștia încetinește și ieșirea sa prin vene se accelerează; în perioada de relaxare, fluxul venos scade, iar afluxul arterial ajunge la maxim. Schimbul de substanțe între sânge și lichidul tisular are loc prin peretele capilarului.

Orez. 2.5. Reprezentarea schematică a proceselor care au loc în

sinapsa atunci când este excitat:

1 - vezicule sinaptice, 2 - membrana presinaptica, 3 - mediator, 4 - membrană postsinaptică, 5 - despicatură sinaptică

Mecanismele musculare Funcțiile musculare sunt reglementate de diverse tăieturi departamente ale sistemului nervos central (SNC), care determină în mare măsură natura activității lor versatile

(faze ale mișcării, tensiune tonică etc.). Receptorii Aparatul motor da naștere la fibre aferente ale analizorului motor, care alcătuiesc 30-50% din fibrele nervilor mixți (aferent-eferenti) care se îndreaptă către măduva spinării. Contracția musculară Determină impulsuri care sunt sursa sentimentelor musculare - cinestezie.

Transferul excitației de la fibra nervoasă la mușchi se realizează prin legatura neuromusculara(Fig. 2.5), care constă din două membrane separate printr-un gol - presinaptic (origine nervoasă) și postsinaptic (origine musculară). Când sunt expuse unui impuls nervos, sunt eliberate cuante de acetilcolină, ceea ce duce la apariția unui potențial electric care poate excita fibra musculară. Viteza impulsului nervos prin sinapsă este de mii de ori mai mică decât în ​​fibra nervoasă. Ea conduce excitația numai în direcția mușchiului. În mod normal, până la 150 de impulsuri pe secundă pot trece prin sinapsa neuromusculară a mamiferelor. Odată cu oboseala (sau patologie), mobilitatea terminațiilor neuromusculare scade, iar natura impulsurilor se poate schimba.

Chimia și energia contracției musculare. Contracția și tensiunea mușchiului se realizează datorită energiei eliberate în timpul transformărilor chimice care au loc atunci când acesta intră.

muşchiul unui impuls nervos sau aplicându-i iritaţie directă. Transformările chimice în mușchi au loc ca in prezenta oxigenului(în condiții aerobe) și în lipsa lui(în condiții anaerobe).

Scindarea și resinteza acidului adenozin trifosforic (ATP). Sursa primară de energie pentru contracția musculară este descompunerea ATP (se găsește în membrana celulară, reticul și filamentele de miozină) în acid adenozin difosforic (ADP) și acizi fosforici. În același timp, din fiecare gram-moleculă de ATP sunt eliberate 10.000 de calorii:

ATP \u003d ADP + HzPO4 + 10.000 cal.

ADP în cursul transformărilor ulterioare este defosforilat în acid adenilic. Descompunerea ATP stimulează enzima proteică actomiozina (adenozin trifosfatază). În repaus, nu este activ, este activat atunci când fibra musculară este excitată. La rândul său, ATP acționează asupra filamentelor de miozină, crescând extensibilitatea acestora. Activitatea actomiozinei crește sub influența ionilor de Ca, care sunt localizați în reticulul sarcoplasmatic în repaus.

Depozitele de ATP din mușchi sunt neglijabile și este necesară resinteza continuă a ATP pentru a le menține active. Apare din cauza energiei obținute din descompunerea fosfatului de creatină (CrF) în creatină (Cr) și acid fosforic (fază anaerobă). Cu ajutorul enzimelor, gruparea fosfat din CRF este rapid transferată în ADP (în miimi de secundă). În același timp, se eliberează 46 kJ pentru fiecare mol de CRF:

Prin urmare, procesul final care asigură toată cheltuiala energetică a muşchiului este procesul de oxidare.Între timp, activitatea prelungită a mușchiului este posibilă numai cu un aport suficient de oxigen, deoarece conţinutul de substanţe capabile să elibereze energie scade treptat în condiţii anaerobe.În plus, acidul lactic se acumulează, deplasarea reacției către partea acidă perturbă reacțiile enzimatice și poate duce la inhibarea și dezorganizarea metabolismului și la scăderea performanței musculare. Condiții similare apar în corpul uman atunci când se lucrează la intensitate (putere) maximă, submaximală și mare, de exemplu, atunci când rulează pe distanțe scurte și medii. Din cauza hipoxiei dezvoltate (lipsa de oxigen), ATP nu este complet restaurat, apare așa-numita datorie de oxigen și se acumulează acid lactic.

Resinteza aerobă de ATP(sinonime: fosforilare oxidativă, respirație tisulară) - De 20 de ori mai eficient decât generarea de energie anaerobă. Partea de acid lactic acumulată în timpul activității anaerobe și în timpul lucrului pe termen lung este oxidată în dioxid de carbon și apă (1/4-1/6 parte din aceasta), energia rezultată este folosită pentru a restabili părțile rămase de acid lactic la glucoză. și glicogen, asigurând în același timp resinteza ATP și KrF. Energia proceselor oxidative este folosită și pentru resinteza carbohidraților necesari mușchiului pentru activitatea sa directă.

În general, carbohidrații oferă cea mai mare energie pentru munca musculară. De exemplu, în timpul oxidării aerobe a glucozei, se formează 38 de molecule de ATP (pentru comparație: se formează doar 2 molecule de ATP în timpul descompunerii anaerobe a carbohidraților).

Timpul de desfășurare a căii aerobe formarea ATP este de 3-4 minute (pentru antrenați - până la 1 minut), puterea maximă este de 350-450 cal/min/kg, timpul de menținere a puterii maxime este de zeci de minute. Dacă în repaus rata de resinteză aerobă a ATP este scăzută, atunci în timpul efortului fizic puterea sa devine maximă și, în același timp, calea aerobă poate funcționa ore întregi. De asemenea, este foarte economic: în cursul acestui proces, substanțele inițiale sunt profund descompuse în produsele finale CO2 și NaO. În plus, calea aerobă a resintezei ATP este versatilă în utilizarea substraturilor: toate substanțele organice ale organismului (aminoacizi, proteine, carbohidrați, acizi grași, corpi cetonici etc.) sunt oxidate.

Cu toate acestea, metoda aerobă de resinteză ATP are și dezavantaje: 1) necesită consumul de oxigen, a cărui livrare către țesutul muscular este asigurată de sistemele respirator și cardiovascular, care, în mod natural, este asociat cu tensiunea acestora; 2) orice factori care afectează starea și proprietățile membranelor mitocondriale perturbă formarea ATP; 3) desfășurarea formării aerobe de ATP este lungă în timp și putere scăzută.

Activitatea musculară desfășurată în majoritatea sporturilor nu poate fi asigurată pe deplin de procesul aerob de resinteză a ATP, iar organismul este forțat să includă în plus metode anaerobe de formare a ATP, care au un timp de desfășurare mai scurt și o putere maximă mai mare a procesului ( adică cea mai mare cantitate de ATP, „formată pe unitate de timp) - 1 mol de ATP corespunde la 7,3 cal, sau 40 J (1 cal == 4,19 J).

Revenind la procesele anaerobe de generare a energiei, trebuie clarificat faptul că acestea decurg sub forma a cel puțin două tipuri de reacții: 1. Creatina fosfokinaza - când CrF este scindat, grupările de fosfor din care sunt transferate în ADP, în timp ce resintetizează ATP. Dar rezervele de creatină fosfat din mușchi sunt mici și acest lucru determină o extincție rapidă (în 2-4 s) a acestui tip de reacție. 2. Glicolitic(glicoliză) - se dezvoltă mai lent, în 2-3 minute de muncă intensă. Glicoliza începe cu fosforilarea rezervelor de glicogen musculare și a glucozei din sânge. Energia acestui proces este suficientă pentru câteva minute de muncă grea. În această etapă, prima etapă a fosforilării glicogenului este finalizată și are loc pregătirea pentru procesul oxidativ. Apoi urmează a doua etapă a reacției glicolitice - dehidrogenarea și a treia - reducerea ADP la ATP. Reacția glicolitică se încheie cu formarea a două molecule de acid lactic, după care procesele respiratorii se desfășoară (cu 3-5 minute de lucru), când acidul lactic (lactat), format în timpul reacțiilor anaerobe, începe să se oxideze.

Indicatorii biochimici pentru evaluarea căii anaerobe a creatinfosfatului de resinteză ATP sunt coeficientul creatininei și datoria alactică (fără acid lactic) de oxigen. Raportul creatininei- este excreția de creatinine în urină pe zi la 1 kg greutate corporală. La bărbați, excreția creatininei variază de la 18-32 mg/zi x kg, iar la femei - 10-25 mg/zi x kg. Există o relație liniară între conținutul de creatină fosfat și formarea creatininei în acesta. Prin urmare, folosind coeficientul creatininei, se poate evalua potențialul acestei căi de resinteză a ATP.

Modificări biochimice în organism datorită acumulării de acid lactic ca urmare a glicolizei. Dacă se află în repaus înainte de începerea activității cervicale concentrația de lactatîn sânge este de 1-2 mmol / l, apoi după încărcări intense, scurte timp de 2-3 minute, această valoare poate ajunge la 18-20 mmol / l. Un alt indicator care reflectă acumularea de acid lactic în sânge este hemoleucograma(pH): în repaus 7,36, după exercițiu, scădeți la 7,0 sau mai mult. Acumularea de lactat în sânge o determină rezerva alcalina - componentele alcaline ale tuturor sistemelor tampon ale sângelui.

Sfârșitul activității musculare intense este însoțit de o scădere a consumului de oxigen - la început brusc, apoi mai ușor. În acest sens, alocați două componente ale datoriei de oxigen: rapid (alactat) și lent (lactat). lactat - aceasta este cantitatea de oxigen care este utilizată după terminarea lucrărilor pentru a elimina acidul lactic: o parte mai mică este oxidată în J-bO și COa, o mare parte este transformată în glicogen. Această transformare consumă o cantitate semnificativă de ATP, care se formează aerob datorită oxigenului, adică datoria de lactat. Metabolizarea lactatului se realizează în celulele ficatului și miocardului.

Se numește cantitatea de oxigen necesară pentru a asigura pe deplin munca efectuată cererea de oxigen. De exemplu, într-o alergare de 400 m, necesarul de oxigen este de aproximativ 27 de litri. Timpul pentru a alerga o distanță la nivelul recordului mondial este de aproximativ 40 de secunde. Studiile au arătat că în acest timp sportivul absoarbe 3-4 litri de 02. Prin urmare, 24 de litri sunt datoria totală de oxigen(aproximativ 90% din necesarul de oxigen), care este eliminat după cursă.

În cursa de 100 m, datoria de oxigen poate ajunge până la 96% din cerere. În cursa de 800 m, ponderea reacțiilor anaerobe scade ușor - până la 77%, în cursa de 10.000 m - până la 10%, adică. partea predominantă a energiei este furnizată de reacții respiratorii (aerobe).

mecanism de relaxare musculară. De îndată ce impulsurile nervoase încetează să intre în fibra musculară, ionii de Ca2, sub influența așa-numitei pompe de calciu, datorită energiei ATP, intră în cisternele reticulului sarcoplasmatic și concentrația lor în sarcoplasmă scade până la nivelul initial. Acest lucru provoacă modificări ale conformației troponinei, care, fixând tropomiozina într-o anumită zonă a filamentelor de actină, face imposibilă formarea de punți transversale între filamentele groase și subțiri. Datorită forțelor elastice care apar în timpul contracției musculare în filamentele de colagen care înconjoară fibra musculară, aceasta revine la starea inițială atunci când este relaxată. Astfel, procesul de relaxare musculară, sau relaxare, precum și procesul de contracție musculară, se realizează folosind energia hidrolizei ATP.

În cursul activității musculare, procesele de contracție și relaxare au loc alternativ în mușchi și, prin urmare, calitățile viteză-forță ale mușchilor depind în mod egal de viteza de contracție a mușchilor și de capacitatea mușchilor de a se relaxa.

o scurtă descriere a fibre musculare netede. Nu există miofibrile în fibrele musculare netede. Filamentele subțiri (actina) sunt conectate la sarcolemă, filamentele groase (miozina) sunt situate în interiorul celulelor musculare. În fibrele musculare netede, nu există nici rezervoare cu ioni de Ca. Sub acțiunea unui impuls nervos, ionii de Ca intră încet în sarcoplasmă din lichidul extracelular și, de asemenea, pleacă încet după ce impulsurile nervoase încetează să mai vină. Prin urmare, fibrele musculare netede se contractă încet și se relaxează încet.

Prezentare generală a scheletului muschii umani. Mușchii trunchiului(Fig. 2.6 și 2.7) includ mușchii pieptului, spatelui și abdomenului. Mușchii toracelui sunt implicați în mișcările membrelor superioare și asigură, de asemenea, mișcări respiratorii voluntare și involuntare. Mușchii respiratori ai pieptului se numesc mușchii intercostali externi și interni. Diafragma aparține și mușchilor respiratori. Mușchii spatelui sunt formați din mușchi superficiali și profundi. Superficial oferă o anumită mișcare a membrelor superioare, a capului și a gâtului. Adânci ("redresoare ale trunchiului") sunt atașate proceselor spinoase ale vertebrelor și se întind de-a lungul coloanei vertebrale. Mușchii spatelui sunt implicați în menținerea poziției verticale a corpului, cu o tensiune (contracție) puternică determinând corpul să se aplece înapoi. Mușchii abdominali mențin presiunea în interiorul cavității abdominale (presa abdominală), participă la unele mișcări ale corpului (flexia înainte a corpului, înclinarea și întoarcerea în lateral), în procesul de respirație.

Mușchii capului și gâtului imita, mestecă și mișcă capul și gâtul. Mușchii mimici sunt atașați cu un capăt de os, celălalt - de pielea feței, unii pot începe și se termină în piele. Mușchii mimici asigură mișcările pielii feței, reflectă diferite stări mentale ale unei persoane, însoțesc vorbirea și sunt importanți în comunicare. Mușchii de mestecat în timpul contracției provoacă mișcarea maxilarului inferior înainte și în lateral. Mușchii gâtului sunt implicați în mișcările capului. Grupul posterior de mușchi, inclusiv mușchii spatelui capului, cu o contracție tonică (din cuvântul „tonus”), ține capul în poziție verticală.

Orez. 2.6. Mușchii jumătății anterioare a corpului (după Sylvanovici):

1 - mușchi temporal, 2 - mușchi de mestecat, 3 - mușchiul sternocleidomastoidian, 4 - pectoral mare, 5 - mușchiul scalen mediu, b - mușchiul oblic extern al abdomenului, 7 - mușchi lat medial al coapsei, 8 - mușchi lat lateral al coapsei, 9 - rectul femural, 10 - sartorius, 11 - mușchi sensibil 12 - mușchiul oblic intern al abdomenului, 13 - drept abdominal, 14 - biceps umăr, 15 ~ mușchii intercostali externi, 16 - mușchi circular al gurii, 17 - mușchi circular al ochiului, 18 - muschiul fruntii

Mușchii membrelor superioare asigura miscarea centurii scapulare, umarului, antebratului si pune in miscare mana si degetele. Principalii mușchi antagoniști sunt mușchii bicepși (flexori) și tricepși (extensori) ai umărului. Mișcările membrului superior și, mai ales, ale mâinii sunt extrem de diverse. Acest lucru se datorează faptului că mâna servește ca organ de muncă pentru o persoană.

Orez. 2.7. Mușchii jumătății din spate a corpului (după Sylvanovici):

1 - mușchiul romboid, 2 - redresor al corpului, 3 - mușchii profundi ai mușchiului fesier, 4 - biceps femural, 5 - mușchiul gambei, 6 - tendonul lui Ahile, 7 - mușchiul fesier, 8 - mușchiul dorsal mare, 9 - deltoid, 10 - muşchiul trapez

muşchii extremitati mai joase asigură mișcarea șoldului, piciorului și piciorului. Mușchii coapsei joacă un rol important în menținerea poziției verticale a corpului, dar la om sunt mai dezvoltați decât la alte vertebrate. Mușchii care mișcă piciorul inferior sunt localizați pe coapsă (de exemplu, mușchiul cvadriceps, a cărui funcție este de a extinde piciorul inferior în articulatia genunchiului; antagonistul acestui muschi este bicepsul femural). Piciorul și degetele de la picioare sunt conduse de mușchii localizați pe picior și picior. Flexia degetelor de la picioare se realizează cu contracția mușchilor localizați pe talpă, iar extensia - cu mușchii suprafeței anterioare a piciorului și piciorului. Mulți mușchi ai coapsei, piciorului și piciorului sunt implicați în menținerea corpului uman într-o poziție verticală.

CUstructura și contracția fibrelor musculare.

Contracția musculară într-un sistem viu este un proces mecanochimic. Știința modernă o consideră cea mai perfectă formă de mobilitate biologică. Obiectele biologice au „dezvoltat” contracția fibrelor musculare ca o modalitate de a se deplasa în spațiu (ceea ce le-a extins semnificativ posibilitățile de viață).

Contractia musculara este precedata de o faza de tensiune, care este rezultatul muncii efectuate prin transformarea energiei chimice in energie mecanica direct si cu randament bun (30-50%). Acumularea de energie potențială în faza de tensiune aduce mușchiul într-o stare de contracție posibilă, dar nerealizată încă.

Animalele și oamenii au (și oamenii cred că au fost deja bine studiate) două tipuri principale de mușchi: striate și netede. muschii striati sau scheletice atașate de oase (cu excepția fibrelor striate ale mușchiului inimii, care diferă de mușchii scheletici în compoziție). Neted muşchiițesut de susținere organe interneși piele și formează musculatura pereților vaselor de sânge, precum și a intestinelor.

În biochimia sportului, ei studiază muschii scheletici, „responsabil în mod specific” pentru rezultatele sportive.

Un mușchi (ca macroformație aparținând unui macro obiect) este format din individ fibre musculare(microformațiuni). Există mii de ele într-un mușchi, respectiv, efortul muscular este o valoare integrală care însumează contracțiile multor fibre individuale. Există trei tipuri de fibre musculare: albîn scădere rapidă , intermediarȘi roșu micșorându-se încet. Tipurile de fibre diferă prin mecanismul de alimentare cu energie și sunt controlate de diferiți neuroni motori. Tipurile de mușchi diferă în raportul dintre tipurile de fibre.

Fibră musculară separată - formare fără celule filamentoase - symplast. Simplast „nu arată ca o celulă”: are o formă puternic alungită în lungime de la 0,1 până la 2-3 cm, în mușchiul sartorius până la 12 cm și o grosime de 0,01 până la 0,2 mm. Symplast este înconjurat de o coajă - sarcolema la suprafaţa căreia sunt potrivite terminaţiile mai multor nervi motori. Sarcolema este o membrană lipoproteică cu două straturi (10 nm grosime) întărită cu o rețea de fibre de colagen. Când sunt relaxate după contracție, ele readuc simplastul la forma sa inițială (Fig. 4).

Orez. 4. Fibră musculară separată.

Pe suprafața exterioară a sarcolemei-membrană, potențialul electric de membrană este întotdeauna menținut, chiar și în repaus este de 90-100 mV. Prezența potențialului este o condiție necesară pentru gestionarea fibrelor musculare (cum ar fi o baterie de mașină). Potențialul este creat datorită transferului activ (adică cu costul energiei - ATP) a substanțelor prin membrană și a permeabilității sale selective (conform principiului - „voi lăsa să intre sau să iasă pe cine vreau”). Prin urmare, în interiorul symplast, unii ioni și molecule se acumulează într-o concentrație mai mare decât în ​​exterior.

Sarcolema este bine permeabilă la ionii K + - se acumulează în interior, iar ionii Na + sunt îndepărtați în exterior. În consecință, concentrația de ioni de Na + în fluidul intercelular este mai mare decât concentrația de ioni de K + din interiorul symplast. O schimbare a pH-ului către partea acidă (în timpul formării acidului lactic, de exemplu) crește permeabilitatea sarcolemei pentru substanțele macromoleculare (acizi grași, proteine, polizaharide), care în mod normal nu trec prin ea. Substanțele cu greutate moleculară mică (glucoză, acizi lactic și piruvic, corpi cetonici, aminoacizi, peptide scurte) trec (difuz) ușor prin membrană.

Conținutul interior al symplast este sarcoplasmă- aceasta este o structură proteică coloidală (seamănă cu jeleul ca consistență). În stare suspendată, conține incluziuni de glicogen, picături de grăsime, diferite particule subcelulare sunt „încorporate” în el: nuclee, mitocondrii, miofibrile, ribozomi și altele.

„Mecanism” contractil din interiorul simplastului - miofibrile. Acestea sunt filamente musculare subțiri (Ø 1 - 2 microni), lungi - aproape egale cu lungimea fibrei musculare. S-a stabilit că la simplastele mușchilor neantrenați, miofibrilele nu sunt dispuse ordonat, de-a lungul simplastului, ci cu o răspândire și abateri, în timp ce la cei antrenați, miofibrilele sunt orientate de-a lungul axei longitudinale și sunt, de asemenea, grupate în fascicule precum în frânghii. (La filarea fibrelor artificiale și sintetice, macromoleculele polimerice nu sunt amplasate inițial strict de-a lungul fibrei și, ca și sportivii, sunt „încăpățânați” – orientate corect – de-a lungul axei fibrelor, prin rebobinare repetată: vezi atelierele lungi la ZIV și Khimvolokno).

Într-un microscop cu lumină, se poate observa că miofibrilele sunt într-adevăr „încrucișate”. Ele alternează zone luminoase și întunecate - discuri. Jante închise la culoare A proteinele (anizotrope) conțin mai mult decât discuri ușoare eu (izotrop). Discuri ușoare traversate de membrane Z (telofragme) și zona miofibrilei dintre două Z - numite membrane sarcomer. Miofibrila este formată din 1000 - 1200 de sarcomere (Fig. 5).

Contracția fibrei musculare în ansamblu constă în contracții individuale sarcomere. Contractând fiecare separat, sarcomerele toate împreună creează o forță integrală și efectuează un lucru mecanic pentru a reduce mușchiul.

Lungimea sarcomerului variază de la 1,8 µm în repaus la 1,5 µm cu contracție moderată și până la 1 µm cu contracție completă. Discurile de sarcomere, întunecate și deschise, conțin protofibrile (miofilamente) - structuri filamentoase proteice. Sunt de două tipuri: groase (Ø - 11 - 14 nm, lungime - 1500 nm) și subțiri (Ø - 4 - 6 nm, lungime - 1000 nm).

Orez. 5. Graficul miofibrilei.

discuri luminoase ( eu ) constau numai din protofibrile subțiri și discuri întunecate ( A ) - din protofibrile de două tipuri: subțiri, legate între ele printr-o membrană și groase, concentrate într-o zonă separată ( H ).

Cu contracția sarcomerului, lungimea discului întunecat ( A ) nu se modifică, în timp ce lungimea discului luminos ( eu ) scade pe măsură ce protofibrilele subțiri (discuri ușoare) se deplasează în golurile dintre cele groase (discuri întunecate). Pe suprafața protofibrilelor există excrescențe speciale - aderențe (aproximativ 3 nm grosime). În „poziția de lucru” formează o angrenare (prin punți transversale) între filamente groase și subțiri de protofibrile (Fig. 6). La reducerea Z -membranele se sprijină de capetele protofibrilelor groase, iar protofibrilele subțiri se pot înfășura chiar în jurul celor groase. În timpul supracontracției, capetele filamentelor subțiri din centrul sarcomerului sunt înfășurate, iar capetele protofibrilelor groase sunt mototolite.

Orez. 6. Formarea vârfurilor între actină și miozină.

Fibrele musculare sunt furnizate cu energie prin reticulul sarcoplasmic(și ea este reticulul sarcoplasmic) - sisteme de tubuli longitudinali și transversali, membrane, bule, compartimente.

În reticulul sarcoplasmatic, diferite procese biochimice decurg într-un mod organizat și controlat, rețeaua acoperă totul împreună și fiecare miofibrilă separat. Reticulul include ribozomi, ei realizează sinteza proteinelor și mitocondriile - „stații de energie celulară” (conform definiției unui manual școlar). De fapt mitocondriile sunt construite între miofibrile, ceea ce creează condiții optime pentru alimentarea cu energie a procesului de contracție musculară. S-a stabilit că numărul de mitocondrii din mușchii antrenați este mai mare decât la aceiași neantrenați.

Compoziția chimică a mușchilor.

apa cu lasa 70 - 80% din greutatea musculara.

Veverițe. Proteinele reprezintă 17 până la 21% din greutatea musculară: aproximativ 40% din toate proteinele musculare sunt concentrate în miofibrile, 30% în sarcoplasmă, 14% în mitocondrii, 15% în sarcolemă, restul în nuclei și alte organele celulare.

Țesutul muscular conține enzime proteine ​​miogenice grupuri, mioalbumină- proteine ​​de depozitare (conținutul acesteia scade treptat odată cu vârsta), proteină roșie mioglobina- cromoproteină (se numește hemoglobină musculară, leagă oxigenul mai mult decât hemoglobina din sânge), precum și globuline, proteine ​​miofibrilare. Mai mult de jumătate din proteinele miofibrilare sunt miozina, cam un sfert actina, restul - tropomiozina, troponina, α- și β-actinine, enzime creatin fosfokinaza, deaminaza și altele. În țesutul muscular există nuclearveverite- nucleoproteine, proteinele mitocondriale.În proteine stroma,împletirea țesutului muscular, - partea principală - colagenȘi elastina sarcolemele, precum și miostrominele (asociate cu Z - membrane).

Încompuși azotați solubili. Mușchii scheletici umani conțin diferiți compuși azotați solubili în apă: ATP de la 0,25 la 0,4%, creatina fosfat (CrF)- de la 0,4 la 1% (în timpul antrenamentului, cantitatea acestuia crește), produsele lor de degradare - ADP, AMP, creatină. În plus, mușchii conțin o dipeptidă carnozina, aproximativ 0,1 - 0,3%, implicate in restabilirea performantelor musculare in timpul oboselii; carnitina, responsabil pentru transferul acizilor grași prin membranele celulare; aminoacizi, iar acidul glutamic predomină printre aceștia (nu explică asta folosirea glutamatului monosodic, citește compoziția condimentelor pentru a da alimentelor un gust de carne); baze purinice, uree și amoniac. De asemenea, mușchii scheletici conțin aproximativ 1,5% fosfatide, implicate în respirația tisulară.

Fara azot conexiuni. Mușchii conțin carbohidrați, glicogen și produșii săi metabolici, precum și grăsimi, colesterol, corpi cetonici și săruri minerale. În funcție de dietă și de gradul de antrenament, cantitatea de glicogen variază de la 0,2 la 3%, în timp ce antrenamentul crește masa de glicogen liber. Grăsimile de rezervă din mușchi se acumulează în timpul antrenamentului de anduranță. Grăsimea legată de proteine ​​este de aproximativ 1%, iar membranele fibrelor musculare pot conține până la 0,2% colesterol.

Minerale. Substanțele minerale ale țesutului muscular alcătuiesc aproximativ 1 - 1,5% din greutatea mușchiului, acestea fiind în principal săruri de potasiu, sodiu, calciu, magneziu. Ionii minerali precum K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl - , HP0 4 ~ joacă un rol important în procesele biochimice din timpul contracției musculare (sunt incluși în suplimentele „sport” și în apa minerală).

Biochimia proteinelor musculare.

Proteine ​​contractile majore în mușchi miozina se referă la proteine ​​fibrilare (greutatea moleculară este de aproximativ 470.000). O caracteristică importantă a miozinei este capacitatea de a forma complexe cu moleculele de ATP și ADP (care vă permite să „luați” energie din ATP) și cu o proteină - actina (care face posibilă menținerea contracției).

Molecula de miozină are o sarcină negativă și interacționează în mod specific cu ionii de Ca++ și Mg++. Miozina în prezența ionilor de Ca++ accelerează hidroliza ATP și, astfel, prezintă Activitatea adenozin trifosfat:

miozină-ATP+H2O → miozina + ADP + H3PO4 + munca(energie 40 kJ/mol)

Proteina miozină este formată din două lanțuri α polipeptidice lungi, identice, răsucite ca o dublă helix, Fig.7. Sub acțiunea enzimelor proteolitice, molecula de miozină se descompune în două părți. Una dintre părțile sale este capabilă să se lege prin aderență la actină, formând actomiozina. Această parte este responsabilă pentru activitatea adenozin trifosfatază, care depinde de pH-ul mediului, optimul este pH 6,0 - 9,5, precum și de concentrația de KCl. Complexul de actomiozină se descompune în prezența ATP, dar este stabil în absența ATP liber. A doua parte a moleculei de miozină constă, de asemenea, din două elice răsucite; datorită sarcinii electrostatice, ele leagă moleculele de miozină în protofibrile.

Orez. 7. Structura actomiozinei.

A doua proteină contractilă majoră actina(Fig. 7). Poate exista sub trei forme: monomeric (globular), dimeric (globular) și polimeric (fibrilar). Actina globulară monomerică, atunci când lanțurile sale polipeptidice sunt strâns împachetate într-o structură sferică compactă, este asociată cu ATP. Divizarea ATP, monomerii de actină - A, formează dimeri, inclusiv ADP: A - ADP - A. Actina fibrilară polimerică este un dublu helix format din dimeri, fig. 7.

Actina globulară se transformă în actină fibrilară în prezența ionilor K+, Mg++, iar actina fibrilară predomină în mușchii vii.

Miofibrilele conțin o cantitate semnificativă de proteine tropomiozina, care constă din două lanțuri polipeptidice elicoidale α. În mușchii în repaus, formează un complex cu actina și blochează centrii săi activi, deoarece actina este capabilă să se lege de ionii de Ca++ și ei îndepărtează acest blocaj.

La nivel molecular, protofibrilele groase și subțiri ale sarcomerului interacționează electrostatic, deoarece au zone speciale - excrescențe și proeminențe, unde se formează sarcina. În zona discului A, protofibrilele groase sunt construite dintr-un mănunchi de molecule de miozină orientate longitudinal, protofibrilele subțiri sunt situate radial în jurul celor groase, formând o structură similară cu un cablu cu mai multe fire. În banda M centrală a protofibrilelor groase, moleculele de miozină sunt conectate prin „cozile” lor, iar „capetele” lor proeminente - excrescențe sunt direcționate în direcții diferite și sunt situate de-a lungul liniilor spiralate regulate. De fapt, vizavi de ele în spiralele actinei fibrilare, la o anumită distanță unul de celălalt, ies și globule de actină monomerică. Fiecare prezentare are centru activ, datorită căruia este posibilă formarea de aderenţe cu miozină. Membranele Z ale sarcomerelor (cum ar fi soclurile alternative) fixează protofibrilele subțiri împreună.

Biochimia contracției și relaxării.

Reacțiile biochimice ciclice care apar în mușchi în timpul contracției asigură formarea și distrugerea repetată a aderențelor între „capete” - excrescențe ale moleculelor de miozină ale protofibrilelor groase și proeminențe - centrii activi ai protofibrilelor subțiri. Lucrările privind formarea aderențelor și promovarea filamentului de actină de-a lungul filamentului de miozină necesită atât un control precis, cât și o cheltuială semnificativă de energie. În realitate, în momentul contracției fibrei, în fiecare centru activ se formează aproximativ 300 de aderențe pe minut - o margine.

După cum am observat mai devreme, numai energia ATP poate fi transformată direct în lucrul mecanic al contracției musculare. ATP hidrolizat de centrul enzimatic al miozinei formează un complex cu întreaga proteină miozină. În complexul ATP-miozină, saturat cu energie, miozina își schimbă structura și, odată cu aceasta, „dimensiunile” externe și, în acest fel, efectuează o muncă mecanică pentru a scurta excesul filamentului de miozină.

Într-un mușchi în repaus, miozina este încă asociată cu ATP, dar prin ioni de Mg++ fără scindare hidrolitică a ATP. Formarea de aderențe între miozină și actină în repaus este împiedicată de complexul de tropomiozină cu troponina, care blochează centrii activi ai actinei. Blocarea este menținută și ATP nu este divizat în timp ce ionii de Ca++ sunt legați. Când un impuls nervos ajunge la o fibră musculară, se eliberează transmițător de impulsuri– neurohormon acetilcolina. Cu ionii de Na +, sarcina negativă de pe suprafața interioară a sarcolemei este neutralizată și are loc depolarizarea acesteia. În acest caz, ionii de Ca++ sunt eliberați și se leagă de troponină. La rândul său, troponina își pierde încărcarea, motiv pentru care se eliberează centrii activi - proeminențe ale filamentelor de actină și apar aderențe între actină și miozină (deoarece respingerea electrostatică a protofibrilelor subțiri și groase a fost deja îndepărtată). Acum, în prezența Ca++, ATP interacționează cu centrul activității enzimatice al miozinei și se scindează, iar energia complexului convertit este utilizată pentru a reduce aderența. Lanțul de evenimente moleculare descris mai sus este similar cu un curent electric care reîncarcă un microcondensator, energia electrică a acestuia este imediat convertită în lucru mecanic la fața locului și trebuie să reîncărcați (dacă doriți să mergeți mai departe).

După ruperea adeziunii, ATP nu este divizat, ci formează din nou un complex enzimatic-substrat cu miozina:

M–A + ATP -----> M – ATP + A sau

M-ADP-A + ATP ----> M-ATP + A + ADP

Dacă în acest moment sosește un nou impuls nervos, atunci reacțiile de „reîncărcare” se repetă, dacă următorul impuls nu ajunge, mușchiul se relaxează. Revenirea mușchiului contractat în timpul relaxării la starea inițială este asigurată de forțele elastice ale proteinelor stromei musculare. Propunând ipoteze moderne ale contracției musculare, oamenii de știință sugerează că, în momentul contracției, filamentele de actină alunecă de-a lungul filamentelor de miozină, iar scurtarea lor este posibilă și datorită modificărilor în structura spațială a proteinelor contractile (modificări ale formei helixului).

În repaus, ATP-ul are un efect plastifiant: prin combinarea cu miozina, previne formarea aderențelor sale cu actina. Divizându-se în timpul contracției musculare, ATP furnizează energie pentru procesul de scurtare a aderenței, precum și activitatea „pompei de calciu” - furnizarea de ioni de Ca++. Divizarea ATP-ului în mușchi are loc cu o viteză foarte mare: până la 10 micromoli per 1 g de mușchi pe minut. Deoarece rezervele totale de ATP din mușchi sunt mici (pot fi suficiente doar pentru 0,5-1 sec de lucru cu putere maximă), pentru a asigura o activitate musculară normală, ATP-ul trebuie restabilit în aceeași rată cu care este divizat.

Cum se adaptează corpul unui atlet la o activitate musculară intensă?

Modificările funcționale profunde ale corpului care au apărut în procesul de adaptare la o activitate musculară crescută sunt studiate de fiziologia sportului. Cu toate acestea, ele se bazează pe modificări biochimice ale metabolismului țesuturilor și organelor și, în cele din urmă, a corpului în ansamblu. Cu toate acestea, vom lua în considerare în cea mai generală formă principalele modificări care apar sub influența antrenamentului doar la nivelul mușchilor.

Restructurarea biochimică a mușchilor sub influența antrenamentului se bazează pe interdependența proceselor de cheltuială și refacerea rezervelor funcționale și energetice ale mușchilor. După cum ați înțeles deja din precedentul, în timpul activității musculare, are loc divizarea intensivă a ATP și, în consecință, alte substanțe sunt consumate intens. În mușchi, este creatină fosfat, glicogen, lipide; în ficat, glicogenul este descompus pentru a forma zahăr, care este transferat cu sângele către mușchii care lucrează, inimă și creier; grăsimile sunt descompuse și acizii grași sunt oxidați. În același timp, în organism se acumulează produse metabolice - acizi fosforic și lactic, corpi cetonici, dioxid de carbon. Parțial sunt pierdute de organism și parțial folosite din nou, fiind implicate în metabolism. Activitatea musculară este însoțită de o creștere a activității multor enzime și, din această cauză, începe sinteza substanțelor uzate. Resinteza ATP, a creatin-fosfatului și a glicogenului este deja posibilă în timpul lucrului, cu toate acestea, împreună cu aceasta, există o descompunere intensivă a acestor substanțe. Prin urmare, conținutul lor în mușchi în timpul lucrului nu ajunge niciodată la original.

În perioada de odihnă, când se oprește scindarea intensivă a surselor de energie, procesele de resinteză capătă o preponderență clară și are loc nu numai refacerea a ceea ce a fost cheltuit (compensare), ci și super-recuperare (super-compensare) care depășește nivelul initial. Acest model se numește „legea supracompensării”.

Esența fenomenului de supracompensare.

În biochimia sportului au fost studiate regularitățile acestui proces. S-a stabilit, de exemplu, că dacă există o cheltuială intensă de materie în mușchi, în ficat și în alte organe, cu atât mai repede se realizează resinteza și cu atât este mai pronunțat fenomenul de suprarecuperare. De exemplu, după o muncă intensivă de scurtă durată, după 1 oră de odihnă apare o creștere a nivelului de glicogen în mușchi în exces față de cel inițial, iar după 12 ore revine la nivelul inițial, final. După o perioadă lungă de muncă, supracompensarea apare numai după 12 ore, dar pe de altă parte nivel ridicat glicogenul din mușchi persistă mai mult de trei zile. Acest lucru este posibil numai datorită activității ridicate a enzimelor și sintezei lor îmbunătățite.

Astfel, una dintre bazele biochimice ale schimbărilor din organism sub influența antrenamentului este creșterea activității sistemelor enzimatice și supracompensarea surselor de energie cheltuite în timpul muncii. De ce este important să se țină cont de tiparele de supracompensare în practica antrenamentului sportiv?

Cunoașterea tiparelor de supracompensare vă permite să fundamentați științific intensitatea sarcinilor și intervalele de odihnă în timpul exercițiilor fizice normale și în timpul antrenamentului sportiv.

Deoarece supracompensarea persistă o perioadă de timp după încheierea lucrării, lucrările ulterioare pot fi efectuate în condiții biochimice mai favorabile și, la rândul lor, pot duce la o creștere suplimentară a nivelului funcțional (Fig....). Dacă lucrările ulterioare sunt efectuate în condiții de recuperare incompletă, atunci aceasta duce la o scădere a nivelului funcțional (Fig....).

Sub influența antrenamentului, are loc o adaptare activă în organism, dar nu pentru a lucra „în general”, ci la anumite tipuri ale acestuia. La studierea diferitelor tipuri de activități sportive s-a stabilit principiul specificității adaptării biochimice și s-au stabilit fundamentele biochimice ale calităților activității motorii - viteză, forță, rezistență. Și asta înseamnă recomandări bazate pe știință pentru un sistem de instruire țintit.

Să dăm doar un exemplu. Amintiți-vă cum, după o încărcare intensă de mare viteză (alergare), are loc o creștere a respirației („respirație scurtă”). Cu ce ​​este legat? În timpul lucrului (a alergării), din cauza lipsei de oxigen, produse sub-oxidate (acid lactic etc.), precum și dioxid de carbon, acumulate în sânge, ceea ce duce la o modificare a gradului de aciditate al sângelui. În consecință, acest lucru provoacă excitarea centrului respirator în medula oblongata și creșterea respirației. Ca urmare a oxidării intense, aciditatea sângelui este normalizată. Și acest lucru este posibil numai cu o activitate ridicată a enzimelor de oxidare aerobă. În consecință, la sfârșitul muncii intense în timpul perioadei de odihnă, enzimele de oxidare aerobă funcționează activ. În același timp, rezistența sportivilor care efectuează muncă pe termen lung depinde direct de activitatea de oxidare aerobă. Pe această bază, biochimiștii au recomandat includerea sarcinilor de mare intensitate pe termen scurt în antrenamentul multor sporturi, ceea ce este în prezent acceptat în general.

Care este caracteristica biochimică a unui organism antrenat?

În mușchii unui organism antrenat:

Conținutul de miozină crește, numărul de grupuri HS libere din acesta, adică. capacitatea mușchilor de a diviza ATP;

Crește rezervele de surse de energie necesare pentru resinteza ATP (conținutul de creatină fosfat, glicogen, lipide etc.)

Crește semnificativ activitatea enzimelor care catalizează atât procesele oxidative anaerobe, cât și aerobe;

Conținutul de mioglobină din mușchi crește, ceea ce creează o rezervă de oxigen în mușchi.

Conținutul de proteine ​​din stroma musculară, care asigură mecanismul relaxării musculare, crește. Observațiile la sportivi arată că capacitatea de a relaxa mușchii sub influența antrenamentului crește.

Adaptarea la un factor crește rezistența la alți factori (de exemplu, la stres etc.);

Antrenamentul unui sportiv modern necesită o intensitate mare a activității fizice și un volum mare al acesteia, care poate avea un efect unilateral asupra corpului. Prin urmare, necesită o monitorizare constantă de către medici, specialiști în medicina sportivă, bazată pe biochimia și fiziologia sportului.

Și educația fizică, precum și activitățile sportive, vă permit să dezvoltați capacitățile de rezervă ale corpului uman și să-i oferiți sănătate deplină, performanță ridicată și longevitate. Sănătatea fizică este o parte integrantă a dezvoltării armonioase a personalității unei persoane, formează caracterul, stabilitatea proceselor mentale, calitățile volitive etc.

Fondatorul sistemului științific de educație fizică și control medical și pedagogic în cultura fizică este un om de știință remarcabil, un profesor remarcabil, anatomist și medic Petr Frantsevich Lesgaft. Teoria sa se bazează pe principiul unității dezvoltării fizice și mentale, morale și estetice a unei persoane. El considera teoria educației fizice drept „o ramură a științei biologice”.

Biochimiei revine un rol uriaș în sistemul științelor biologice care studiază elementele de bază ale orelor din domeniul culturii fizice și sportului.

Deja în anii 40 ai secolului trecut, cercetarea științifică intenționată în domeniul biochimiei sportive a fost lansată în laboratorul omului de știință din Leningrad Nikolai Nikolayevich Yakovlev. Ele au făcut posibilă elucidarea esenței și caracteristicilor specifice ale adaptării organismului la tipuri variate activitatea musculară, fundamentează principiile antrenamentului sportiv, factorii care afectează performanța unui sportiv, starea de oboseală, supraantrenamentul și multe altele. etc. În viitor, dezvoltarea biochimiei sportului a stat la baza pregătirii astronauților pentru zborurile spațiale.

Ce întrebări rezolvă biochimia sportului?

Biochimia sportului stă la baza fiziologiei sportului și a medicinei sportive. În studiile biochimice ale mușchilor care lucrează, s-au stabilit următoarele:

Modele de modificări biochimice ca o adaptare activă la creșterea activității musculare;

Fundamentarea principiilor antrenamentului sportiv (repetiție, regularitate, raportul dintre muncă și odihnă etc.)

Caracteristicile biochimice ale calităților activității motorii (viteză, forță, rezistență)

Modalități de a accelera recuperarea corpului sportivului și nu numai. alții

Întrebări și sarcini.

De ce sarcinile de mare viteză acționează asupra corpului mai versatil?

Încercați să oferiți o justificare fiziologică și biochimică afirmației lui Aristotel „Nimic nu epuizează și distruge o persoană ca inactivitatea fizică prelungită”. De ce este atât de relevant pentru omul modern?

Câteva cuvinte despre acest articol:
În primul rând, așa cum am spus în public, acest articol a fost tradus dintr-o altă limbă (deși, în principiu, aproape de rusă, dar traducerea este o muncă destul de dificilă). Amuzant este că după ce am tradus totul, am găsit pe internet o mică parte din acest articol, deja tradus în rusă. Scuze pentru timpul pierdut. Oricum..

În al doilea rând, acest articol este despre biochimie! De aici trebuie să concluzionăm că va fi greu de perceput și, oricât de greu ai încerca să-l simplifici, este totuși imposibil să explici totul pe degete, așa că marea majoritate a mecanismelor descrise pot fi explicate. limbaj simplu nu a făcut-o, pentru a nu deruta și mai mult cititorii. Dacă citiți cu atenție și atent, atunci totul poate fi înțeles. Și în al treilea rând, articolul conține un număr suficient de termeni (unii sunt explicați pe scurt între paranteze, alții nu. Pentru că două sau trei cuvinte nu îi pot explica, iar dacă începi să-i pictezi, articolul poate deveni prea mare și complet de neînțeles ) . Prin urmare, te-aș sfătui să folosești motoarele de căutare pe Internet pentru acele cuvinte al căror sens nu-l cunoști.

O întrebare de genul: „De ce să postezi articole atât de complicate dacă e greu de înțeles?” Astfel de articole sunt necesare pentru a înțelege ce procese în organism au loc într-o anumită perioadă de timp. Eu cred că numai după ce cunoașteți acest tip de material se poate începe să-și creeze singur sisteme metodologice de antrenament. Dacă nu știți acest lucru, atunci multe dintre modalitățile de a schimba corpul vor fi probabil din categoria „a arăta cu degetul spre cer”, adică. se bazează clar pe ce. Aceasta este doar părerea mea.

Și încă o rugăminte: dacă există ceva în articol care, după părerea ta, este incorect, sau un fel de inexactitate, atunci vă rog să scrieți despre asta în comentarii (sau mie în L.S.).

Merge..

Corpul uman, și cu atât mai mult al unui atlet, nu funcționează niciodată într-un mod „liniar” (neschimbat). De foarte multe ori, procesul de antrenament îl poate obliga să meargă la maximum de „viraje” posibile pentru el. Pentru a rezista la sarcina, organismul incepe sa isi optimizeze munca pentru acest tip de stres. Dacă luăm în considerare în mod specific antrenamentele de forță (culturism, powerlifting, haltere etc.), atunci primii care dă semnal în corpul uman despre ajustările temporare (adaptarea) necesare sunt mușchii noștri.

Activitatea musculară provoacă modificări nu numai în fibra de lucru, dar duce și la modificări biochimice în întregul corp. Întărirea metabolismului energetic muscular este precedată de o creștere semnificativă a activității sistemelor nervos și umoral.

În starea de pre-lansare, acțiunea glandei pituitare, a cortexului suprarenal și a pancreasului este activată. Acțiunea combinată a adrenalinei și a sistemului nervos simpatic duce la: creșterea ritmului cardiac, creșterea volumului sanguin circulant, formarea în mușchi și pătrunderea în sânge a metaboliților din metabolismul energetic (CO2, CH3-CH (OH) -COOH). , AMP). Există o redistribuire a ionilor de potasiu, ceea ce duce la extinderea vaselor de sânge ale mușchilor, îngustarea vaselor organelor interne. Factorii de mai sus conduc la o redistribuire a fluxului sanguin total al corpului, îmbunătățind livrarea de oxigen către mușchii care lucrează.

Întrucât rezervele intracelulare ale macroergilor sunt suficiente pentru o perioadă scurtă de timp, în starea pre-lansare, resursele energetice ale organismului sunt mobilizate. Sub acțiunea adrenalinei (un hormon al glandelor suprarenale) și a glucagonului (un hormon al pancreasului), descompunerea glicogenului hepatic în glucoză este crescută, care este transportată de sânge către mușchii care lucrează. Glicogenul intramuscular și hepatic este un substrat pentru resinteza ATP în fosfatul de creatină și procesele glicolitice.

Odată cu creșterea duratei de lucru (etapa de resinteză aerobă ATP), rolul principal în furnizarea de energie a contracției musculare începe să joace produsele de descompunere a grăsimilor (acizi grași și corpi cetonici). Lipoliza (procesul de scindare a grăsimilor) este activată de adrenalină și somatotropină (alias „hormonul de creștere”). În același timp, „captarea” hepatică și oxidarea lipidelor din sânge sunt îmbunătățite. Ca rezultat, ficatul eliberează cantități semnificative de corpi cetonici în fluxul sanguin, care sunt oxidați în continuare la dioxid de carbon și apă în mușchii care lucrează. Procesele de oxidare a lipidelor și carbohidraților decurg în paralel, iar activitatea funcțională a creierului și a inimii depinde de cantitatea acestora din urmă. Prin urmare, în perioada de resinteză aerobă a ATP, se desfășoară procesele de gluconeogeneză - sinteza carbohidraților din substanțe de natură hidrocarburică. Acest proces este reglat de cortizolul, hormonul suprarenal. Aminoacizii sunt substratul principal pentru gluconeogeneză. Cantități mici de formare de glicogen apar și din acizii grași (ficat).

Trecând de la o stare de repaus la munca musculară activă, nevoia de oxigen crește semnificativ, deoarece acesta din urmă este acceptorul final al electronilor și protonilor de hidrogen al sistemului mitocondrial respirator din celule, furnizând procesele de resinteză aerobă a ATP.

Calitatea alimentării cu oxigen a mușchilor care lucrează este afectată de „acidificarea” sângelui de către metaboliții proceselor de oxidare biologică (acid lactic, dioxid de carbon). Aceștia din urmă acționează asupra chemoreceptorilor pereților vaselor de sânge, care transmit semnale către sistemul nervos central, crescând activitatea centrului respirator al medulei oblongate (locul de tranziție a creierului la măduva spinării).

Oxigenul din aer se răspândește în sânge prin pereții alveolelor pulmonare (vezi figura) și ai capilarelor sanguine datorită diferenței de presiune parțială:

1) Presiune parțială în aer alveolar - 100-105 mm. rt. Sf
2) Presiunea parțială în sângele în repaus este de 70-80 mm. rt. Sf
3) Tensiunea arterială parțială în timpul lucrului activ - 40-50 mm. rt. Sf

Doar un mic procent de oxigen care intră în sânge este dizolvat în plasmă (0,3 ml la 100 ml de sânge). Partea principală este legată în eritrocite de hemoglobină:

Hb + O2 -> HbO2​

Hemoglobină- o multimolecula proteica formata din patru subunitati complet independente. Fiecare subunitate este asociată cu un hem (hemul este un grup protetic care conține fier).

Adăugarea de oxigen la grupul de hemoglobină care conține fier este explicată prin conceptul de rudenie. Afinitatea pentru oxigen în diferite proteine ​​este diferită și depinde de structura moleculei proteice.

O moleculă de hemoglobină poate atașa 4 molecule de oxigen. Următorii factori influențează capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul: temperatura sângelui (cu cât este mai scăzută, cu atât oxigenul se leagă mai bine, iar creșterea acestuia contribuie la descompunerea oxihemoglobinei); reacția alcalină a sângelui.

După adăugarea primelor molecule de oxigen, afinitatea hemoglobinei pentru oxigen crește ca urmare a modificărilor conformaționale ale lanțurilor polipeptidice globinei.
Sângele îmbogățit în plămâni cu oxigen intră în circulația sistemică (inima în repaus pompează 5-6 litri de sânge în fiecare minut, în timp ce transportă 250-300 ml de O2). În timpul lucrului intens într-un minut, viteza de pompare crește la 30-40 de litri, iar cantitatea de oxigen transportată de sânge este de 5-6 litri.

Intrând în mușchii care lucrează (datorită prezenței concentrațiilor mari de CO2 și temperaturii ridicate), există o descompunere accelerată a oxihemoglobinei:

H-Hb-O2 -> H-Hb + O2​

Deoarece presiunea dioxidului de carbon în țesut este mai mare decât în ​​sânge, hemoglobina eliberată de oxigen leagă reversibil CO2, formând carbaminohemoglobina:

H-Hb + CO2 -> H-Hb-CO2​

care se descompune în plămâni în dioxid de carbon și protoni de hidrogen:

H-Hb-CO2 -> H + + Hb-+ CO2​

Protonii de hidrogen sunt neutralizați de moleculele de hemoglobină încărcate negativ, iar dioxidul de carbon este eliberat în mediu:

H + + Hb -> H-Hb​

În ciuda unei anumite activări a proceselor biochimice și a sistemelor funcționale în starea pre-pornire, în timpul tranziției de la o stare de repaus la muncă intensivă, există un anumit dezechilibru între nevoia de oxigen și livrarea acestuia. Cantitatea de oxigen care este necesară pentru a satisface organismul atunci când se efectuează munca musculară se numește cererea de oxigen a organismului. Cu toate acestea, nevoia crescută de oxigen nu poate fi satisfăcută de ceva timp, prin urmare este nevoie de ceva timp pentru a crește activitatea sistemelor respirator și circulator. Prin urmare, începerea oricărei lucrări intensive are loc în condiții de oxigen insuficient - deficiență de oxigen.

Dacă munca este efectuată cu putere maximă într-o perioadă scurtă de timp, atunci cererea de oxigen este atât de mare încât nu poate fi satisfăcută nici măcar cu absorbția maximă posibilă de oxigen. De exemplu, atunci când alergați 100 de metri, corpul este alimentat cu oxigen cu 5-10%, iar 90-95% din oxigen vine după terminare. Excesul de oxigen consumat după munca efectuată se numește datorie de oxigen.

Prima parte a oxigenului, care merge la resinteza fosfatului de creatină (descompus în timpul lucrului), se numește datoria de oxigen alactic; a doua parte a oxigenului, care merge la eliminarea acidului lactic și resinteza glicogenului, se numește datoria de oxigen lactat.

Desen. Venitul de oxigen, deficitul de oxigen și datoria de oxigen în timpul funcționării pe termen lung a diferitelor puteri. A - cu muncă ușoară, B - cu muncă grea și C - cu muncă epuizantă; I - perioada de lucru în; II - stare stabilă (A, B) și fals stabilă (C) în timpul funcționării; III - perioada de recuperare după exercițiu; 1 - alactat, 2 - componente glicolitice ale datoriei de oxigen (după N. I. Volkov, 1986).

Datoria de oxigen alactat compensat relativ rapid (30 sec. - 1 min.). Caracterizează contribuția fosfatului de creatină la furnizarea de energie a activității musculare.

Datoria de oxigen lactat compensat integral timp de 1,5-2 ore de la terminarea lucrului. Indică ponderea proceselor glicolitice în aprovizionarea cu energie. Cu munca intensivă prelungită, o proporție semnificativă a altor procese sunt prezente în formarea datoriei de oxigen lactat.

Efectuarea muncii musculare intensive este imposibilă fără intensificarea proceselor metabolice în țesutul nervos și țesuturile mușchiului inimii. Cea mai bună aprovizionare cu energie a mușchiului inimii este determinată de o serie de caracteristici biochimice, anatomice și fiziologice:
1. Mușchiul inimii este pătruns de un număr extrem de mare de capilare sanguine prin care curge sângele cu o concentrație mare de oxigen.
2. Cele mai active sunt enzimele de oxidare aerobă.
3. În repaus, acizii grași, corpii cetonici și glucoza sunt folosiți ca substraturi energetice. În timpul muncii musculare intense, principalul substrat energetic este acidul lactic.

Intensificarea proceselor metabolice ale țesutului nervos se exprimă după cum urmează:
1. Creste consumul de glucoza si oxigen din sange.
2. Crește rata de recuperare a glicogenului și a fosfolipidelor.
3. Crește descompunerea proteinelor și formarea amoniacului.
4. Cantitatea totală de rezerve de fosfați cu energie înaltă scade.

Deoarece schimbările biochimice apar în țesuturile vii, este destul de problematic să le observați și să le studiați în mod direct. Prin urmare, cunoscând modelele de bază ale cursului proceselor metabolice, principalele concluzii despre cursul lor se fac pe baza rezultatelor unei analize a sângelui, urinei și aerului expirat. Deci, de exemplu, contribuția reacției cu creatină fosfat la aprovizionarea cu energie a mușchilor este estimată prin concentrația de produse de degradare (creatina și creatinina) în sânge. Cel mai precis indicator al intensității și capacității mecanismelor de alimentare cu energie aerobă este cantitatea de oxigen consumată. Nivelul de dezvoltare al proceselor glicolitice este evaluat prin conținutul de acid lactic din sânge atât în ​​timpul muncii, cât și în primele minute de odihnă. Schimbarea indicatorilor echilibrului acid ne permite să concluzionam că organismul este capabil să reziste metaboliților acizi ai metabolismului anaerob.

Modificarea ratei proceselor metabolice în timpul activității musculare depinde de:
- numarul total de muschi care sunt implicati in munca;
- Mod de lucru muscular (static sau dinamic);
- Intensitatea si durata muncii;
- Numărul de repetări și pauze de odihnă între exerciții.

În funcție de numărul de mușchi implicați în muncă, acesta din urmă este împărțit în local (mai puțin de 1/4 din toți mușchii sunt implicați în performanță), regional și global (mai mult de 3/4 din mușchi sunt implicați).
Munca locală(șah, tragere) - provoacă modificări ale mușchiului care lucrează, fără a provoca modificări biochimice în organismul în ansamblu.
Munca globală(mers, alergare, înot, schi fond, hochei etc.) - provoacă mari modificări biochimice în toate organele și țesuturile corpului, activează cel mai puternic activitatea sistemului respirator și cardiovascular. În aprovizionarea cu energie a mușchilor care lucrează, procentul de reacții aerobe este extrem de mare.
Modul static contractia musculara duce la ciupirea capilarelor, ceea ce inseamna ca aportul de oxigen si substraturi energetice catre muschii care lucreaza este mai rau. Procesele anaerobe acționează ca suport energetic pentru activitate. Odihna după efectuarea muncii statice ar trebui să fie o muncă dinamică de intensitate scăzută.
Modul dinamic munca mult mai bine ofera oxigen muschilor care lucreaza, deoarece contractia musculara alternanta actioneaza ca un fel de pompa, impingand sangele prin capilare.

Dependența proceselor biochimice de puterea muncii efectuate și durata acesteia se exprimă după cum urmează:
- Cu cât este mai mare puterea (rata mare de dezintegrare a ATP), cu atât este mai mare proporția de resinteză anaerobă a ATP;
- Puterea (intensitatea) la care se realizează cel mai înalt grad de procese glicolitice de alimentare cu energie se numește putere de epuizare.

Puterea maximă posibilă este definită ca puterea anaerobă maximă. Puterea muncii este invers legată de durata muncii: cu cât puterea este mai mare, cu atât mai repede apar modificările biochimice, ducând la apariția oboselii.

Din tot ce s-a spus, se pot trage câteva concluzii simple:
1) În timpul procesului de antrenament, există un consum intensiv de diverse resurse (oxigen, acizi grași, cetone, proteine, hormoni și multe altele). De aceea, organismul sportivului are nevoie în mod constant de a se asigura cu substanțe utile (nutriție, vitamine, suplimente nutritive). Fără un astfel de sprijin, probabilitatea de a afecta sănătatea este mare.
2) Când treceți în modul „combat”, corpul uman are nevoie de ceva timp pentru a se adapta la sarcină. De aceea, nu ar trebui să te încarci la limită încă din primul minut de antrenament - pur și simplu corpul nu este pregătit pentru asta.
3) La sfârșitul antrenamentului, trebuie să rețineți că, din nou, este nevoie de timp pentru ca organismul să treacă de la o stare excitată la una calmă. opțiune bună pentru a rezolva această problemă este o problemă (reducerea intensității antrenamentului).
4) Corpul uman are limitele sale (ritmul cardiac, presiunea, cantitatea substanțe utileîn sânge, viteza de sinteză a substanțelor). Pe baza acestui lucru, trebuie să selectați antrenamentul optim pentru dvs. în ceea ce privește intensitatea și durata, adică. găsiți punctul de mijloc la care puteți obține maximul de pozitiv și minim de negativ.
5) Trebuie folosite atât statice cât și dinamice!
6) Nu totul este atât de dificil pe cât pare la început..

Aici vom termina.​

P.S. Referitor la oboseală, mai există un articol (despre care am scris și ieri în public – „Modificări biochimice în timpul oboselii și în timpul repausului.” Este de două ori mai scurt și de 3 ori mai simplu decât acesta, dar nu știu dacă merită postat. ea aici.Doar esența este că rezumă articolul postat aici despre supercompensare și „toxine de oboseală”.Pentru colecție (completitudinea întregului tablou) o pot prezenta și eu.Scrieți în comentarii dacă este necesar sau nu .