физ ра. Мельникова СВз18_Долг за 3 курс. Реферат по физической культуре и спорту на тему Биологический смысл мышечной деятельности
 Скачать 137.19 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ «ИНСТИТУТ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА» - филиал Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет» (ИПТД - филиал ГБОУ ВО НГИЭУ) Кафедра «Физической культуры» Реферат по физической культуре и спорту на тему: «Биологический смысл мышечной деятельности» Выполнил: студент(ка) группы СВз-18 Мельникова Т.С Проверил: Комерческая С.П. г. Нижний Новгород 2021 год Содержание
Введение Роль биохимии в современной спортивной практике все более возрастает. Без знания биохимии мышечной деятельности, механизмов регуляции метаболизма при выполнении физических упражнений невозможно эффективное управление процессом тренировки и его дальнейшая рационализация. Знание биохимии необходимо для оценки уровня тренированности спортсмена, выявления перегрузок и перенапряжения, для правильной организации режима питания. Одна из наиболее важных задач биохимии заключается в том, чтобы на основе глубоких знаний химических превращений найти эффективные пути управления обменом веществ, поскольку состояние обмена веществ определяет норму и патологию. От характера и скорости процессов обмена веществ зависит рост и развитие живого организма, его способность противостоять внешним воздействиям, активно адаптироваться к новым условиям существования. Изучение приспособительных изменений обмена веществ позволяет лучше познать особенности адаптации организма к физическим нагрузкам и отыскать эффективные средства и методы повышения физической работоспособности. В спортивных единоборствах проблема физической подготовки всегда рассматривалась в качестве одной из наиболее важных, определяющей уровень спортивных достижений. Обычный подход для определения методов тренировки основан на эмпирических закономерностях, которые формально описывают явления спортивной тренировки. 1. Скелетные мышцы, мышечные белки и биохимические процессы в мышцах Скелетные мышцы содержат большое количество веществ небелковой природы, легко переходящих из измельченных мышц в водный раствор после осаждения белков. АТФ является непосредственным источником энергии не только различных физиологических функций (мышечных сокращений; нервной деятельности, передачи нервного возбуждения, процессов секреции и т. д.), но и происходящих в организме пластических процессов (построения и обновления тканевых белков, биологических синтезов). Между этими двумя сторонами жизнедеятельности - энергетическим обеспечением физиологических функций и энергетическим обеспечением пластических процессов - существует постоянная конкуренция. Дать определенные стандартные нормы биохимических изменений, происходящих в организме спортсмена при занятиях тем или другим видом спорта, чрезвычайно трудно. Даже при выполнении отдельных упражнений в чистом виде (легкоатлетический бег, бег на коньках, на лыжах) протекание процессов обмена веществ может у разных спортсменов значительно отличаться в зависимости от типа их нервной деятельности, влияний среды и т. д. Скелетная мышца содержит 75-80% воды и 20--25% сухого остатка. 85% сухого остатка составляют белки; остальные 15% слагаются из различных азотсодержащих и безазотистых экстрактивных веществ, фосфорных соединений, липоидов и минеральных солей. Мышечные белки. Белки саркоплазмы составляют до 30% всех белков мышцы. Белки мышечных фибрилл составляют около 40% всех белков мышцы. К белкам мышечных фибрилл относятся прежде всего два главнейших белка - миозин и актин. Миозин - белок глобулинового типа с молекулярным весом около 420 000. В состав его входит много глютаминовой кислоты, лизина и лейцина. Кроме того, наряду с другими аминокислотами он содержит цистеин, а поэтому обладает свободными группами - SH. Миозин располагается в мышечных фибриллах в толстых нитях «диска А», причем не хаотично, а строго упорядоченно. Молекулы миозина имеют нитчатую (фибриллярную) структуру. По данным Гаксли, их длина около 1500 А, толщина около 20А. У них есть утолщение на одном конце (40 А). Эти концы его молекул направлены в обе стороны от «зоны М» и образуют булавовидные утолщения отростков толстых нитей. Миозин является важнейшей составной частью сократительного комплекса и одновременно обладает ферментативной (аденозинтрифосфатазной) активностью, катализируя расщепление аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) на АДФ и ортофосфат. Актин имеет значительно меньший, чем миозин, молекулярный вес (75 000) и может существовать в двух формах - глобулярной (Г-актин) и фибриллярной (Ф - актин), способных переходить друг в друга. Молекулы первого имеют округлую форму; молекулы второго, являющегося полимером (объединением нескольких молекул) Г-актина,- нитчатую. Г-актин обладает низкой вязкостью, Ф-актин - высокой. Переходу одной формы актина в другую способствуют многие ионы, в частности К+ «Mg++. При мышечной деятельности Г-актин переходит в Ф-актин. Последний легко объединяется с миозином, образуя комплекс, носящий название актомиозина и являющийся сократительным субстратом мышцы, способным производить механическую работу. В мышечных фибриллах актин располагается в тонких нитях «диска J», заходящих в верхнюю и нижнюю трети «диска А», где и происходит соединение актина с миозином посредством контактов между отростками тонких и толстых нитей. 2. Биохимические изменения в организме спортсменов-единоборцев Энергетические запросы организма (работающих мышц) удовлетворяются, как известно, двумя основными путями - анаэробным и аэробным. Соотношение этих двух путей энергопродукции неодинаково в разных упражнениях. При выполнении любого упражнения практически действуют все три энергетические системы анаэробные фосфагенная (алактатная) и лактацидная (гликолитическая) и аэробная (кислородная, окислительная) «Зоны» их действия частично перекрываются. Поэтому трудно выделить «чистый» вклад каждой из энергетических систем, особенно при работе относительно небольшой предельной продолжительности В этой связи часто объединяют в пары «соседние» по энергетической мощности (зоне действия) системы, фосфагенную с лактацидной, лактацидную с кислородной. Первой при этом указывается система, энергетический вклад которой больше. В соответствии с относительной нагрузкой на анаэробные и аэробные энергетические системы все упражнения можно разделить на анаэробные и аэробные. Первые - с преобладанием анаэробного, вторые - аэробного компонента энергопродукции Ведущим качеством при выполнении анаэробных упражнений служит мощность (скоростно-силовые возможности), при выполнении аэробных упражнений - выносливость. Соотношение разных систем энергопродукции в значительной мере определяет характер и степень изменений в деятельности различных физиологических систем, обеспечивающих выполнение разных упражнений. Выделяются три группы анаэробных упражнений: - максимальной анаэробной мощности (анаэробной мощности); - около максимальной анаэробной мощности; - субмаксимальной анаэробной мощности (анаэробно-аэробной мощности). Упражнения максимальной анаэробной мощности (анаэробной мощности) - это упражнения с почти исключительно анаэробным способом энергообеспечения работающих мышц: анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет от 90 до 100%. Он обеспечивается главным образом за счет фосфагенной энергетической системы (АТФ + КФ) при некотором участии лактацидной (гликолитической) системы. Рекордная максимальная анаэробная мощность, развиваемая выдающимися спортсменами во время спринтерского бега, достигает 120 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность таких упражнений -несколько секунд. Усиление деятельности вегетативных систем происходит в процессе работы постепенно. Из-за кратковременности анаэробных упражнений во время их выполнения функции кровообращения и дыхания не успевают достигнуть возможного максимума. На протяжении максимального анаэробного упражнения спортсмен либо вообще не дышит, либо успевает выполнить лишь несколько дыхательных циклов. Соответственно «средняя» легочная вентиляция не превышает 20-30% от максимальной. ЧСС повышается еще до старта (до 140-150 уд/мин) и во время упражнения продолжает расти, достигая наибольшего значения сразу после финиша - 80-90% от максимальной (160-180 уд/мин). 3. Адаптация к нагрузкам и утомление спортсмена Человек выполняет физические упражнения и тратит энергию с помощью нервно мышечного аппарата. Нервно-мышечный аппарат – это совокупность двигательных единиц. Каждая ДЕ включает мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон. Количество ДЕ остается неизменным у человека. Количество МВ в мышце возможно и поддается изменению в ходе тренировки, однако не более чем на 5%. Поэтому этот фактор роста функциональных возможностей мышцы не имеет практического значения. Внутри МВ происходит гиперплазия (рост количества элементов) многих органелл: миофибрилл, митохондрий, саркоплазматического ретикулума (СПР), глобул гликогена, миоглобина, рибосом, ДНК и др. Изменяется также количество капилляров, обслуживающих МВ. Миофибрилла является специализированной органеллой мышечного волокна (клетки). Она у всех животных имеет примерно равное поперечное сечение. Состоит из последовательно соединенных саркомеров, каждый из которых включает нити актина и миозина. Между нитями актина и миозина могут образовываться мостики и при затрате энергии, заключенной в АТФ, может происходить поворот мостиков, т.е. сокращение миофибриллы, сокращение мышечного волокна, сокращение мышцы. Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция и молекул АТФ. Увеличение количества миофибрилл в мышечном волокне приводит к увеличению его силы, скорости сокращения и размера. Вместе с ростом миофибрилл происходит разрастание и других обслуживающих миофибриллы органелл, например, саркоплазматического ретикулума. Саркоплазматический ретикулум – это сеть внутренних мембран, которая образует пузырьки, канальцы, цистерны. В МВ СПР образует цистерны, в этих цистернах скапливаются ионы кальция (Са). Предполагается, что к мембранам СПР прикреплены ферменты гликолиза, поэтому при прекращении доступа кислорода происходит значительное разбухание каналов. Это явление связано с накоплением ионов водорода (Н), которые вызывают частичное разрушение (денатурацию) белковых структур, присоединение воды к радикалам белковых молекул. Для механизма мышечного сокращения принципиальное значение имеет скорость откачивания Са из саркоплазмы, поскольку это обеспечивает процесс расслабления мышцы. В мембраны СПР встроены натрий калиевые и кальциевые насосы, поэтому можно предположить, что увеличение поверхности мембран СПР по отношению к массе миофибрилл должно вести к росту скорости расслабления МВ. Следовательно, увеличение максимального темпа или скорости расслабления мышцы (интервала времени от конца электрической активации мышцы до падения механического напряжения в ней до нуля) должно говорить об относительном приросте мембран СПР. Поддержание максимального темпа обеспечивается запасами в МВ АТФ, КрФ, массой миофибриллярных митохондрий, массой саркоплазматических митохондрий, массой гликолитических ферментов и буферной емкостью содержимого мышечного волокна и крови. 4. Проблема восстановления в спорте Одним из важнейших условий интенсификации тренировочного процесса и дальнейшего повышения спортивной работоспособности является широкое и систематическое использование восстановительных средств. Особое значение рациональное восстановление имеет при предельных и около предельных физических и психических нагрузках – обязательных спутниках тренировок и соревнований современного спорта. Очевидно, что использование системы восстановительных средств делает необходимым четкую классификацию процессов восстановления в условиях спортивной деятельности. Специфика восстановительных сдвигов, определяемая характером спортивной деятельности, объемом и интенсивностью тренировочных и соревновательных нагрузок, общим режимом, обуславливает конкретные мероприятия, направленные на восстановление работоспособности. Н. И. Волков выделяет следующие виды восстановления у спортсменов: текущее (наблюдение во время работы), срочное (вслед за окончанием нагрузки) и отставленное (в течение многих часов после завершения работы), а так же после хронических перенапряжений (так называемое стресс-восстановление). Нельзя не отметить, что перечисленные реакции осуществляются на фоне периодического восстановления, обусловленного расходом энергии в условиях нормальной жизнедеятельности. 5. Особенности метаболических состояний у человека при мышечной деятельности Состояние обмена веществ в организме человека характеризуется большим числом переменных. В условиях интенсивной мышечной деятельности наиболее важным фактором, от которого зависит метаболическое состояние организма, является применение в сфере энергетического обмена. Для количественной оценки метаболических состояний у человека при мышечной работе предложено использовать критерии трех видов: а) критерии мощности, отражающие скорость преобразования энергии в аэробном и анаэробном процессах; б) критерии емкости, характеризующие энергетические резервы организма или общий объем метаболических изменений, произошедших во время работы; в) критерии эффективности, определяющие меру использования энергии аэробного и анаэробного процессов при выполнении мышечной работы. Изменения мощности и продолжительности упражнений по-разному сказываются на показателях аэробного и анаэробного обмена. Такие показатели мощности и емкости аэробного процесса, как размеры легочной вентиляции, уровень кислородного потребления, кислородный приход во время работы, систематически возрастают с увеличением продолжительности упражнений при каждом избранном значении мощности. Эти показатели заметно увеличиваются с повышением интенсивности работы во всех временных интервалах упражнения. Показатели максимального накопления молочной кислоты в крови и суммарного кислородного долга, характеризующие емкость анаэробных источников энергии, мало изменяются при выполнении упражнений умеренной мощности, но заметно возрастают с увеличением продолжительности работы в более интенсивных упражнениях. Интересно отметить, что при самой низкой мощности упражнения, где содержание молочной кислоты в крови сохраняется на постоянном уровне около 50-60 мг, практически не удается обнаружить лактатной фракции кислородного долга; не обнаруживается здесь и избыточного выделения углекислоты, связанного с разрушением бикарбонатов крови при накоплении молочной кислоты. Можно полагать, что отмеченный уровень накопления молочной кислоты в крови еще не превышает тех пороговых значений, выше которых наблюдается стимуляция окислительных процессов, связанных с устранением лактатного кислородного долга. Показатели аэробного метаболизма после непродолжительного лаг-периода (около 1 минуты), связанного с врабатыванием, обнаруживают системное повышение с увеличением времени упражнения. 6. Биохимический контроль в единоборствах нагрузка белок единоборство адаптация В процессе интенсивной мышечной деятельности в мышцах образуется большое количество молочной и пировиноградной кислот, которые диффундируют в кровь и могут вызывать метаболический ацидоз организма, что приводит к утомлению мышц и сопровождается болями в мышцах, головокружением, тошнотой. Такие метаболические изменения связаны с истощением буферных резервов организма. Поскольку состояние буферных систем организма имеет важное значение в проявлении высокой физической работоспособности, в спортивной диагностике используются показатели КОС. К показателям КОС, которые в норме относительно постоянны, относятся: - рН крови (7,35-7,45); - рСО2 - парциальное давление углекислого газа (Н2СО3 + СО2) в крови (35 - 45 мм рт. ст.); - 5В - стандартный бикарбонат плазмы крови НСОд, который при полном насыщении крови кислородом составляет 22-26 мэкв/л; - ВВ - буферные основания цельной крови либо плазмы (43 - 53 мэкв/л) - показатель емкости всей буферной системы крови или плазмы; - Л/86 - нормальные буферные основания цельной крови при физиологических значениях рН и СО2 альвеолярного воздуха; - ВЕ - избыток оснований, или щелочной резерв (от - 2,4 до +2,3 мэкв/л) - показатель избытка или недостатка буферной. Показатели КОС отражают не только изменения в буферных системах крови, но и состояние дыхательной и выделительной систем организма. Состояние кислотно-основного равновесия (КОР)в организме характеризуется постоянством рН крови . Заключение В заключении можно сказать, что тренировочная и соревновательная деятельность единоборцев проходит при около максимальной загрузке мышц спортсменов. При этом энергетические процессы, протекающие в организме, характеризуются тем, что из-за кратковременности анаэробных упражнений во время их выполнения функции кровообращения и дыхания не успевают достигнуть возможного максимума. На протяжении максимального анаэробного упражнения спортсмен либо вообще не дышит, либо успевает выполнить лишь несколько дыхательных циклов. Соответственно «средняя» легочная вентиляция не превышает 20-30% от максимальной. Утомление в соревновательной и тренировочной деятельности спортсменов-единоборцев происходит из-за около предельной нагрузки на мышцы в течение всего периода поединка. Список литературы Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности. - М.: Олимпийский спорт, 2001. Волков Н.И., Олейников В.И. Биоэнергетика спорта. – М: Советский Спорт, 2011. Максимов Д.В., Селуянов В.Н., Табаков С.Е. Физическая подготовка единоборцев. – М: ТВТ Дивизион, 2011. |