Министерство образования Камчатского края. Контрольная работа по дисциплине Физиология с основами биохимии
 Скачать 40.28 Kb.
|
|
Министерство образования Камчатского края КГПОБУ «Камчатский педагогический колледж» Домашняя контрольная работа по дисциплине «Физиология с основами биохимии» Анаэробные возможности и максимальный кислородный долг (вариант № 18) Студента группы ФК 421 специальности 49.02.01 Физическая культура заочной формы обучения Николаенцевой Светланы Александровны Проверил преподаватель: _______________ Константин Федорович Некрасов (подпись) Дата проверки __________ Оценка:____________________ г. Петропавловск-Камчатский, 2023 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Целью работы является изучить аэробную и анаэробную производительность при различных спортивных нагрузках, а так же изучить биологические механизмы обеспечивающие аэробную и анаэробную производительность. Задачи: 1. Определить критерии оценки аэробной и анаэробной производительности; 2. Изучить особенности аэробной и анаэробной работоспособности детей и подростков\ Аэробная производительность - это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы. Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Но для каждого человека существует предел, выше которого потребление кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Эта работа должна длиться не менее 3 минут, т. к., человек может достичь своего максимального потребления кислорода (МПК) только к третьей минуте. MПK - является показателем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. У не занимающихся спортом величина МПК составляет 35-45 мл. на 1 кг. веса, а у спортсменов, в зависимости от специализации, - 50-90 мл/кг. Наибольшего уровня МПК достигает у спортсменов, занимающихся видами спорта, которые требуют большой аэробной выносливости, такими как бег на длинные дистанции, лыжные гонки, конькобежный спорт (длинные дистанции) и плавание (длинные дистанции). В этих видах спорта результат на 60-80% зависит от уровня аэробной производительности, т. е., чем выше уровень МПК, тем выше спортивный результат. Уровень МПК в свою очередь зависит от возможностей двух функциональных систем: 1) системы, доставляющей кислород, включающей дыхательную и сердечнососудистую системы; 2) системы, утилизирующей кислород (обеспечивающей усвоение кислорода тканями). ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ С энергетической точки зрения, все скоростно-силовые упражнения относятся к анаэробным. Предельная продолжительность их - менее 1-2 мин. Для энергетической характеристики этих упражнений используется два основных показателя: максимальная анаэробная мощность и максимальная анаэробная емкость (способность). Максимальная анаэробная мощность. Максимальная для данного человека мощность работы может поддерживаться лишь несколько секунд. Работа такой мощности выполняется почти исключительно за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфагенов - АТФ и КрФ. В связи с этим запасы этих веществ и особенно скорость их энергетической утилизации определяют максимальную анаэробную мощность. Короткий спринт и прыжки являются упражнениями, результаты котоҏыҳ зависят от максимальной анаэробной мощности. Для оценки максимальной анаэробной мощности часто используется тест Маргарин. Он выполняется следующим образом. Испытуемый стоит на расстоянии 6 м. перед лестницей и вбегает по ней, как только можно быстрее. На 3-й ступеньке он наступает на включатель секундомера, а на 9-й - на выключатель. Итак, регистрируется время прохождения расстояния между этими ступеньками. Для определения мощности необходимо знать выполненную работу - произведение массы (веса) тела испытуемого (кг) на высоту (дистанцию) между 3-й и 9-й ступеньками (м) и время преодоления этого расстояния (с). Например, если высота одной ступеньки равна 0,15 м., то общая высота (дистанция) будет равна 6 * 0,15 = 0,9 м. При весе испытуемого 70 кг. и времени преодоления дистанции 0,5 с. мощность составит (70 * 0,9) / 0,5 = 126 кгм/а. В табл. 1 приводятся "нормативные" показатели максимальной анаэробной мощности для женщин, и мужчин. Таблица 1. - Классификация показателей максимальной анаэробной мощности (кгм/с, 1 кгм/с = 9,8 Вт.):  Максимальная анаэробная емкость. Наиболее широко для оценки максимальной анаэробной, емкости используется величина максимального кислородного долга - наибольшего кислородного долга, который выявляется после работы предельной продолжительности (от 1 до 3 мин.). Это объясняется тем, что наибольшая часть избыточного количества кислорода, потребляемого после работы, используется для восстановления запасов АХФ, КрФ и гликогена, которые расходовались в анаэробных процессах за время работы. Такие факторы, как высокий уровень катехоламинов в крови, повышенная температура тела и увеличенное потребление О2 часто сокращающимся сердцем и дыхательными мышцами, также могут быть причиной повышенной скорости потребления О2 во время восстановления после тяжелой работы. В связи с этим имеется лишь весьма умеренная связь между величиной максимального долга и максимальной анаэробной емкостью. В среднем величины максимального кислородного долга у спортсменов выше, чем у неспортсменов, и составляют у мужчин 10,5 л. (140 мл/кг веса тела), а у женщин-5,9 л. (95 мл/кг веса тела). У неспортсменов они равны (соответственно) 5 л. (68 мл/кг веса тела) и 3,1 л. (50 мл/кг веса тела). У выдающихся представителей скоростно-силовых видов спорта (бегунов на 400 и 800 м) максимальный кислородный долг может достигать 20 л. (Н.И. Волков). Величина кислородного долга очень вариативна и не может быть использована для точного предсказания результата. По величине алактацидной (быстрой) фракции кислородного долга можно судить о той части анаэробной (фосфагенной) емкости, которая обеспечивает очень кратковременные упражнения скоростно-силового характера (спринт). Простое определение емкости алактацидного кислородного долга состоит в вычислении величины кислородного долга за первые 2 мин. восстановительного периода. Из этой величины можно выделить "фосфагенную фракцию" алактацидного долга, вычитая из алактацидного- кислородного долга количество кислорода, используемого для восстановления запасов кислорода, связанного с миоглобином и находящегося в тканевых жидкостях: емкость "фосфагенного": (АТФ + КФ) кислородного долга (кал/кг веса тела) = ((О2-долг 2мин - 550) * 0,6 * 5) / вес тела (кг) Первый член этого уравнения - кислородный долг (мл), измеренный в течение первых 2 мин. восстановления после работы предельной продолжительности 2-3 мин., 550 - это приблизительная величина кислородного долга за 2 мин., который идет на восстановление кислородных запасов миоглобина и.тканевых жидкостей, 0,6 - эффективность оплаты алактацидного кислородного долга, 5 - калорический эквивалент 1 мл. Типичная максимальная величина "фосфагенной фракции" кислородного долга - около 100 кал/кг веса тела, или 1,5-2 л. О2-В результате тренировки скоростно-силового характера она может увеличиваться в 1,5-2 раза. Наибольшая (медленная) фракция кислородного долга после работы предельной продолжительности в несколько десятков секунд связана с анаэробным гликолизом, т. е., с образованием в процессе выполнения скоростно-силового упражнения молочной кислоты, и потому обозначается как лактацидный кислородный долг. Эта часть кислородного долга используется для устранения молочной кислоты из организма путем ее окисления до СО2 и Н2О и ресинтеза до гликогена. Для определения максимальной емкости анаэробного гликолиза можно использовать расчеты образования молочной кислоты в процессе мышечной работы. Простое уравнение для оценки энергии, образующейся за счет анаэробного гликолиза, имеет вид: Энергия анаэробного гликолиза (кал/кг веса тела) = содержанию молочной кислоты в крови (г/л) × 0,76 × 222 Где содержание молочной кислоты определяется как разница между наибольшей концентрацией ее на 4-5-й мин. после работы (пик содержания молочной кислоты в крови) и концентрацией в условиях покоя. Величина 0,76 - это константа, используемая для коррекции уровня молочной кислоты в крови до уровня ее содержания во всех жидкостях, 222 - калорический эквивалент 1 г. продукции молочной кислоты. Максимальная емкость лактацидного компонента анаэробной энергии у молодых нетренированных мужчин составляет около 200 кал/кг веса тела, что соответствует максимальной концентрации молочной кислоты в крови около 120 мг., % (13 ммоль/л). У выдающихся представителей скоростно-силовых видов спорта максимальная концентрация молочной кислоты в крови может достигать 250-300 мг., %, что соответствует максимальной лактацидной (гликолитической) емкости 400-500 кал/кг веса тела. Такая высокая лактацидная емкость обусловлена рядом причин. Прежде всего, спортсмены способны развивать более высокую мощность работы и поддерживать ее более продолжительно, чем нетренированные люди. Это, в частности, обеспечивается включением в работу большой мышечной массы (рекрутированием), в том числе быстрых мышечных волокон, для котоҏыҳ характерна высокая гликолитическая способность. Повышенное содержание таких волокон в мышцах высококвалифицированных спортсменов - представителей скоростно-силовых видов спорта - является одним из факторов, обеспечивающих высокую гликолитическую мощность и емкость. Кроме того, в процессе тренировочных занятий, особенно с применением повторно-интервальных упражнений анаэробной мощности, по-видимому, развиваются механизмы, которые позволяют спортсменам "переносить" ("терпеть") более высокую концентрацию молочной кислоты (и соответственно более низкие значения рН) в крови и других жидкостях тела, поддерживая высокую спортивную работоспособность. Особенно это характерно для бегунов на средние дистанции. Силовые и скоростно-силовые тренировки вызывают определенные биохимические изменения в тренируемых мышцах. Хотя содержание АТФ и КрФ в них несколько выше, чем в не тренируемых (на 20-30%), оно не имеет большого энергетического значения. Более существенно повышение активности ферментов, определяющих скорость оборота (расщепления и ресинтеза) фосфагенов (АТФ, АДФ, АМФ, КрФ), в частности миокиназы и креатин" фосфокиназы. Максимальное потребление кислорода. Аэробные возможности человека определяются, прежде всего, максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. Кроме того, чем выше МПК, тем относительно легче и потому длительнее выполнение аэробной работы. Например, спортсмены А и Б должны бежать с одинаковой скоростью, которая требует у обоих одинакового потребления кислорода - 4 л/мин. У спортсмена А МПК. равно 5 л/мин и потому дистанционное потребление О2 составляет 80% от его МПК. У спортсмена Б МПК равно 4,4 л/мин н, следовательно, дистанционное потребление О2 достигает 90% от его МПК. Соответственно для спортсмена А относительная физиологическая нагрузка при таком беге ниже (работа "легче"), и потому он может поддерживать заданную скорость бега в течение более продолжительного времени, чем спортсмен Б. Итак, чем выше МПК у спортсмена, тем более высокую скорость он может поддерживать на дистанции, тем, следовательно, выше (при прочих равных условиях) его спортивный результат в упражнениях, требующих проявления выносливости. Чем выше МПК, тем больше аэробная работоспособность (выносливость), т. е., тем больший объем работы аэробного характера способен выполнить человек. Причем эта зависимость выносливости от МПК проявляется (в некотоҏыҳ пределах) тем больше, чем меньше относительная мощность аэробной нагрузки. Отсюда понятно, почему в видах спорта, требующих проявления выносливости, МПК у спортсменов выше, чем у представителей других видов спорта, а тем более чем у нетренированных людей того же возраста. Если у нетренированных мужчин 20-30 лет МПК в среднем равно 3-3,5 л/мин (или 45-50 мл/кг/мин.), то у высококвалифицированных бегунов-стайеров и лыжников оно достигает 5-6 л/мин (или более 80 мл/кг/мин.). У нетренированных женщин МПК равно в среднем 2-2,5 л/мин (или 35-40 мл/кг/мин.), а у лыжниц около 4 л/мин (или более 70 мл/кг/мин.). Абсолютные показатели МПК (О2/мин) находятся в прямой связи с размерами (весом) тела. В связи с этим наиболее высокие абсолютные показатели МПК имеют гребцы, пловцы, велосипедисты, конькобежцы. В этих видах спорта наибольшее значение для физиологической оценки данного качества имеют абсолютные показатели МПК. Относительные показатели МПК (О2/кг/мин.) у высококвалифицированных спортсменов находятся в обратной зависимости от веса тела. При беге и ходьбе выполняется значительная работа по вертикальному перемещению массы тела и, следовательно, при прочих равных условиях (одинаковой скорости передвижения) чем больше вес спортсмена, тем больше совершаемая им работа (потребление О2). В связи с этим бегуны на длинные дистанции, как правило, имеют относительно небольшой вес тела (прежде всего за счет минимального количества жировой ткани и относительно небольшого веса костного скелета). Если у нетренированных мужчин 18-25 лет жировая ткань составляет 15-17% веса тела, то у выдающихся стайеров - лишь 6-7% Наибольшие относительные показатели МПК обнаруживаются у бегунов на длинные дистанции и лыжников, наименьшие - у гребцов. В таких видах спорта, как легкоатлетический бег, спортивная ходьба, лыжные гонки, максимальные аэробные возможности спортсмена правильнее оценивать по относительному МПК. Уровень МПК зависит от максимальных возможностей двух функциональных систем: 1) кислородтранспортной системы, абсорбирующей кислород из окружающего воздуха и транспортирующей его к работающим мышцам и другим активным органам и тканям тела; 2) системы утилизации кислорода, т. е., мышечной системы, утилизирующей доставляемый кровью кислород. У спортсменов, имеющих высокие показатели МПК, обе эти системы обладают большими функциональными возможностями. При недостаточном снабжении организма кислородом мышечная деятельность происходит преимущественно в анаэробных условиях. Способность выполнять мышечную работу в условиях кислородной задолженности называется анаэробной производительностью. Различают алактаткые и лактатные анаэробные механизмы, связанные с мощностью, емкостью и эффективностью креатинкиназного и гликолитического путей ресинтеза АТФ. Алактатная анаэробная работоспособность оценивается по величине алактатной фракции кислородного долга, содержанию неорганического фосфора в крови, значению максимальной анаэробной мощности. Лактатная анаэробная работоспособность оценивается по максимальной величине кислородного долга, лактатной его фракции, максимальному накоплению лактата в крови, сдвигу параметров кислотно-щелочного равновесия крови. Развитие анаэробной системы у младших школьников отстает от аэробной. Максимальная величина кислородного долга у них на 60-65% ниже, чем у взрослых. Кислородная недостаточность у детей развивается быстрее. Способность выполнять работу в условиях кислородной задолженности более низкая, чем в старшем возрасте. У мальчиков максимальная величина кислородного долга (МКД) увеличивается в возрасте 11-13 и 16-17 лет, но у старших школьников остается на 30% ниже, чем у взрослых. В возрасте 13-14 лет повышается алактатная фракция кислородного долга. Лактатная при этом может не изменяться или несколько снижаться. К 16-17 годам увеличение суммарного кислородного долга происходит преимущественно за счет лактатной фракции. У девочек развитие анаэробной производительности продолжается до 14 лет, затем стабилизируется. Наибольший прирост максимальной величины кислородного долга наблюдается в возрасте 10-11 лет. Доля алактатной фракции возрастает от 8 до 10 лет и достигает максимальных значений в 12 лет. При систематических занятиях спортом МКД увеличивается, при этом если в возрасте 10-11 лет наблюдается повышение лактатной и алактатной фракции, то в 14-17 лет увеличение происходит преимущественно за счет лактатной фракции. Предельная работа на уровне МПК происходит за счет значительного вклада аэробного и анаэробного гликолитического механизмов энергообеспечения. У детей младшего школьного возраста содержание лактата в крови составляет 8,7-8,5 мм., у 10-11-летних - 11,5 мм., у взрослых - 12,5 мм. У детей младшего школьного возраста быстро сокращающиеся гликолитические волокна еще не развиты, их объем составляет 8-15%. В возрасте 12 лет количество гликолитических волокон увеличивается до 23-33%, особенно в мышцах нижних конечностей. Одновременно возрастает мощность ферментативных систем анаэробного гликолиза, что приводит к значительной продукции молочной кислоты. В 14 лет содержание быстро сокращающихся волокон несколько снижается, что приводит к тому, что в 13-14-летнем возрасте показатели анаэробной производительности практически не меняются. Максимальный прирост анаэробной работоспособности (по содержанию лактата) совпадает с четырехкратным увеличением количества гликолитических волокон и приходится на возраст 15 лет. При выполнении детьми и подростками стандартных нагрузок равной интенсивности у детей наблюдаются большие величины лактата и более выраженные сдвиги параметров кислотно-щелочного равновесия крови (КЩР). Это связано с малой емкостью буферных систем. Уровня взрослых буферные системы достигают в пубертатном возрасте. Дети дошкольного и младшего школьного возраста плохо переносят анаэробно-гликолитические нагрузки, приводящие к развитию ацидоза. Детям и подросткам трудно сохранять высокий уровень энергетического обеспечения интенсивной мышечной деятельности во времени, те. проявлять скоростную и специальную выносливость. Мощность работы, которая может быть сохранена в течение 3 мин. детьми 9 лет, составляет около 40%, а подростками 15 лет - 92% от мощности работы взрослого человека. Показатели скоростной выносливости в зоне субмаксимальной мощности мало изменяются в возрасте от 7 до 11 лет, но с началом периода полового созревания они резко возрастают. У девочек после 15 лет стабилизация выносливости оказывается окончательной и без применения специальных режимов двигательной активности в дальнейшем не растет. Выносливость к статической работе обеспечивается преимущественно анаэробным гликолитическим механизмом энергообеспечения. Важнейшим фактором, определяющим предельную длительность статического усилия, является концентрация молочной кислоты. Возрастной прирост выносливости при статической работе может происходить за счет возрастного снижения активности анаэробного гликолиза, а также повышения устойчивости тканей скелетных мышц (возможно, ЦНС) к ацидотическим сдвигам. В отличие от других видов выносливости в этом случае в возрастной динамике почти не выражены половые различия. Увеличение алактатной анаэробной производительности связано с запасами креатинфосфата (КФ) в организме, которые увеличиваются постепенно по мере роста мышечной массы. У детей и подростков механизмы фосфорилирования креатина в КФ несовершенны. В связи с этим мышечная деятельность у них приводит к значительной экскреции креатина с мочой. У детей 9-14 лет она достигает 200 мг/сут. Уменьшение экскреции креатина отражает степень созревания мышечной ткани. Известно, что алактатная анаэробная производительность лежит в основе скоростно-силовых качеств спортсмена, которые зависят от длины саркомера, соотношения быстрых и медленных волокон, активности миозиновой АТФазы, поэтому являются не только тренируемыми, но и в большей степени генетически обусловленными. Механизм возрастного повышения силы мышц может быть связан с двумя факторами: увеличением анатомического (следовательно, и физиологического) поперечника мышц и увеличением мощности сократительных структур вследствие преобразования внутримышечного метаболизма. Абсолютная сила мышц нарастает с возрастом: относительно равномерно от 8 до 10 лет, к 11 годам рост ее увеличивается, а с 13-14 до 16-17 лет происходит существенное повышение силы. Для увеличения качества быстроты и скоростно-силовых возможностей необходима полная утилизация энергии КФ. Поэтому анализ возрастной динамики быстроты дает нам приблизительное представление о динамике алактатной анаэробной производительности. Чтобы определить возрастную динамику быстроты, необходимо, в первую очередь, отдифференцировать возрастные изменения, связанные с биомеханическими особенностями детей разного возраста, от функциональных свойств самих мышц. Наряду с возрастным увеличением быстроты движений время, необходимое для выхода на максимальную скорость движений, практически одинаково у детей разного возраста и составляет 6 с. Именно столько времени необходимо для преодоления инерции сократительного аппарата мышц. Постоянство этого показателя демонстрирует принципиальное единство организации мышечного сокращения на всем протяжении постнатального онтогенеза. Скоростные способности наиболее реактивны в возрасте 9-10 и 12-13 лет, когда прирост их наибольший за счет завершающегося пубертатного скачка роста. У девочек прирост быстроты после 12-14 лет не наблюдается. У мальчиков на фоне ограничения анаэробных лактатных возможностей темпы прироста скорости замедляются в 14-17 лет. Анаэробные лактатные механизмы достигают максимума в 20-25 лет. Наибольший тренировочный эффект при выполнении упражнений анаэробной направленности, упражнений на развитие максимальной взрывной силы и силовой выносливости отмечается в возрасте 17-20 лет. Таким образом, физические способности, зависящие от аэробных механизмов энергопродукции, созревают сравнительно рано, тогда как зависящие от анаэробных механизмов - только на этапе завершения полового созревания и даже позднее. ЗАКЛЮЧЕНИЕ С энергетической точки зрения, все скоростно-силовые упражнения относятся к анаэробным. Предельная продолжительность их - менее 1-2 мин. Для энергетической характеристики этих упражнений используется два основных показателя: максимальная анаэробная мощность и максимальная анаэробная емкость. подросток спортивный анаэробный Максимальная анаэробная мощность. Максимальная для данного человека мощность работы может поддерживаться лишь несколько секунд. Работа такой мощности выполняется почти исключительно за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфагенов - АТФ и КрФ. В связи с этим запасы этих веществ и особенно скорость их энергетической утилизации определяют максимальную анаэробную мощность. Короткий спринт и прыжки являются упражнениями, результаты котоҏыҳ зависят от максимальной анаэробной мощности. Максимальное потребление кислорода. Аэробные возможности человека определяются, прежде всего, максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. Кроме того, чем выше МПК, тем относительно легче и потому длительнее выполнение аэробной работы. Дети дошкольного и младшего школьного возраста плохо переносят анаэробно-гликолитические нагрузки, приводящие к развитию ацидоза. Детям и подросткам трудно сохранять высокий уровень энергетического обеспечения интенсивной мышечной деятельности во времени, те. проявлять скоростную и специальную выносливость. Мощность работы, которая может быть сохранена в течение 3 мин. детьми 9 лет, составляет около 40%, а подростками 15 лет - 92% от мощности работы взрослого человека. Показатели скоростной выносливости в зоне субмаксимальной мощности мало изменяются в возрасте от 7 до 11 лет, но с началом периода полового созревания они резко возрастают. У девочек после 15 лет стабилизация выносливости оказывается окончательной и без применения специальных режимов двигательной активности в дальнейшем не растет. Были рассмотрены биологические механизмы аэробных и анаэробных нагрузок спортсменов. Выявлены эффективные методы тренировок, такие как комбинированный метод гипоксической тренировки, позволяющие организму спортсмена быстрее адаптироваться к гипоксическим нагрузкам. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Булгакова Н.Ж., Волков Н.И., Соломатин В.Р. и др. Особенности воздействия непрерывного и интервального методов тренировки на организм юных пловцов // Теория и практика физической культуры, 1981, №4, с. 31-33. 2. Волков Н.И., Булгакова Н.Ж., Карецкая Н.Н. и др. Импульсная гипоксия и интервальная тренировка // Hypoxia Med. J., 1994, №2, р. 64-65. 3. Волков Н.И., Карасев А.В., Хосни М. Теория и практика интервальной тренировки в спорте. - М.: Военная академия им. Ф.Э. Дзержинского, 1995. - 196 с. 4. Волков Н.И., Колчинская А.З. "Скрытая" (латентная) гипоксия нагрузки // Hypoxia Med. J., 1993, №3, р. 30-35. 5. Вторичная тканевая гипоксия / Под ред. А.З. Колчинской. - Киев: Наукова думка, 1983. - 255 с. 6. Гипоксия нагрузки, математическое моделирование, прогнозирование и коррекция / Отв. ред. А.З. Колчинская. - Киев: АН УССР, 1990. - 101 с. 7. Интервальная гипоксическая тренировка. Эффективность, механизмы действия / Отв. ред. А.З. Колчинская. - Киев: ММиС Украины, 1992. - 106 с. 8. Колчинская А.З. Кислородный режим организма ребенка и подростка. - Киев: Наукова думка, 1973. - 326 с. 9. Колчинская А.З. О классификации гипоксических состояний // Патол. физиол. и эксперим. терапия, 1981, вып. 4, с. 3-10. |