Физиология
С основами биохимии.
Лекции и лабораторный практикум.
УДК 612 (075.8)
ББК 28.903я73-1
Утверждено методическим советом
новосибирского училища (колледжа)олимпийского резерва
в качестве учебно-методического пособия.
Физиология с основами биохимии. Лекции и лабораторный практикум.
Учебно-методическое пособие. к. б. н., доцент Т.Н.Васильева. - Новосибирск, 2014 стр. 61
Рецензенты: д.м.н., профессор Кончиц Н.С. , к.б.н., доцент Головин О.В.
В данном пособии в лекционной форме изложены основные темы раздела "Физиологические характеристики основных процессов жизнедеятельности организма", посвященные работе нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, работе нервно-мышечного аппарата и темы раздела "Физиологические основы занятий физической культурой и спортом", посвященные физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в организме во время занятий физической культурой и спортом, классификации физических упражнений и физиологическим основам тренированности. Пособие содержит подробные рекомендации по выполнению лабораторных работ.
Материал изложен на современном уровне в соответствии с программой "Физиология с основами биохимии" и ФГОС по специальности СПО 050141 «Физическая культура» по укрупненной группе специальностей 050000 «Образование и педагогика.
Пособие рекомендовано кафедрой ТОФК ФФК НГПУ для студентов училища олимпийского резерва и студентов факультета физической культуры НГПУ.
Содержание
Раздел 1.
Физиологические характеристики основных процессов жизнедеятельности организма человека.
Тема 1: Физиология нервной системы ----------------------------------------- 5
Спинной мозг ------------------------------------------------------------- 5
Продолговатый мозг и мост -------------------------------------------- 6
Ретикулярная формация ------------------------------------------------- 7
Средний мозг --------------------------------------------------------------- 7
Мозжечок -------------------------------------------------------------------- 8
Таламус ----------------------------------------------------------------------- 8
Гипоталамус ---------------------------------------------------------------- 8
Вегетативная нервная система ------------------------------------------ 9
Высшая нервная деятельность ------------------------------------------ 9
Тема 2: Нервно - мышечный аппарат ----------------------------------------- 11
Структура и функция скелетной мышцы --------------------------- 11
Типы сокращений мышц ----------------------------------------------- 11
Свойства скелетных мышц ------------------------------------------- 16
Режимы сокращения мышц --------------------------------------------- 18
Виды мышечной деятельности.------------------------------------------ 19
Рабочая гипертрофия --------------------------------------------------- 19
Тема 3: Сердечно-сосудистая система ----------------------------------------- 20
Работа сердца ----------------------------------------------------------------- 20
Движение крови по сосудам ---------------------------------------------- 21
Пульс и артериальное давление, характеристика и способы измерения 21
Регуляция работа сердца --------------------------------------------------- 23
Тема 3: Внутренняя среда организма. Система крови ---------------------- 24
Клетки крови ----------------------------------------------------------------- 24
Плазма крови --------------------------------------------------------------- 25
Тема 3: Дыхательная система ----------------------------------------------------- 26
Внешнее дыхание ----------------------------------------------------------- 26
Легочные объемы ----------------------------------------------------------- 27
Легочный газообмен --------------------------------------------------------- 28
Обмен газов в тканях -------------------------------------------------------- 28
Регуляция дыхания ----------------------------------------------------------- 28
Тема 3: Обмен веществ и энергии ----------------------------------------------- 29
Обмен белков --------------------------------------------------------------- 29
Обмен углеводов ----------------------------------------------------------- 30
Обмен липидов ------------------------------------------------------------- 30
Витамины -------------------------------------------------------------------- 31
Обмен энергии -------------------------------------------------------------- 32
Тепловой обмен ------------------------------------------------------------ 32
Пищеварение --------------------------------------------------------------- 33
Раздел 2.
Физиологические основы занятий физической культурой и спортом.
Тема 1: Особенности работы сердечно-сосудистой системы при занятиях спортом ---------------------------------------------------------------------- 36
Функциональные пробы -------------------------------------------------- 36
Тема 2: Энергетические источники мышечной работы. Аэробная, анаэробная
производительность ------------------------------------------------------- 38
Энергетические источники мышечной работы -------------------------------- 38
Аэробная производительность ---------------------------------------------------- 38
Кислородный запрос ---------------------------------------------------------------- 39
Анаэробная производительность ------------------------------------------------ 40
Порог анаэробного обмена -------------------------------------------------------- 41
Тема 3: Физиологическая характеристика физических упражнений ------------ 42
Физиологическая классификация движений по В.С.Фарфелю ----------- 42
Циклические движения ----------------------------------------------------------- 44
Зона работы максимальной мощности ---------------------------------------- 44
Зона работы субмаксимальной мощности ----------------------------------- 44
Зона работы большой мощности ----------------------------------------------- 45
Зона работы умеренной мощности ------------------------------------------- 46
Работа переменной мощности ------------------------------------------------ 46
Тема 4: Спортивная тренировка ------------------------------------------------------ 48
Принципы спортивной тренировки ------------------------------------------ 48
Тренированность и спортивная форма ---------------------------------------- 49
Показатели тренированности в состоянии покоя --------------------------- 50
Показатели тренированности при стандартных нагрузках ---------------- 50
Показатели тренированности при предельных нагрузках ----------------- 50
Тема 5: Физиологические состояния в процессе спортивной деятельности----- 51
Предстартовое состояние ---------------------------------------------------------- 51
Врабатывание ----------------------------------------------------------------------- 52
Состояние устойчивой работоспособности ----------------------------------- 53
"Мертвая точка" и "второе дыхание" ------------------------------------------- 53
Утомление ---------------------------------------------------------------------------- 53
Восстановление --------------------------------------------------------------------- 55
Раздел 3
Лабораторные работы.
Лабораторная работа №1. Оценка физического развития. ------------------------- 56
Лабораторная работа №2. Взаимосвязь двигательных и вегетативных
функций при мышечной деятельности.. -------------------------------------------- 57
Лабораторная работа №3. Предстартовые функциональные сдвиги
в организме спортсмена. ----------------------------------------------------------------- 58
Лабораторная работа №4. Процессы врабатывания при мышечной
деятельности. ------------------------------------------------------------------------------- 59
Лабораторная работа №5. Восстановительные процессы
в организме после мышечной деятельности. ---------------------------------------- 60
Раздел 1.
Спинной мозг.
Спинной мозг является низшим отделом ЦНС.
Спинной мозг выполняет две функции – рефлекторную и проводниковую.
Рефлексы спинного мозга можно подразделить на двигательные, осуществляемые мотонейронами передних рогов, и вегетативные.
К двигательным рефлексам относятся:
1. Рефлексы на растяжение, которые проявляются сокращением мышцы в ответ на ее растяжение. Например, при ударе по сухожилию 4-х главой мышцы бедра происходит ее растяжение и в ответ она сокращается. Рефлекторная дуга 2-х нейронная, начинается и заканчивается в мышце. Рефлексы на растяжение помогают человеку сохранять нужную позу.
2. Шагательные , сгибательные и разгибательные рефлексы. При раздражении стопы – сгибание ноги.
К вегетативным рефлексам относятся:
1. Висцеро-висцеральные рефлексы, которые начинаются и заканчиваются на внутренних органах. Например, при раздражении рецепторов ЖКТ возникает замедление ЧСС, расширение зрачка и т.д.
2. Висцеро-соматические рефлексы, при которых помимо вегетативных органов в ответную реакцию вовлекаются скелетные мышцы. Например, при интенсивном раздражении рецепторов ЖКТ возникает напряжение мышц брюшного пресса. Кроме того, висцеральные и кожные чувствительные волокна замыкаются на одних и тех же нейронах спиноталамического пути. Поэтому при заболеваниях внутренних органов возникают болевые ощущения в определенных соответствующих им участках кожи (зонах Захарьина-Геда). Такие боли называются отраженными, т.к. в промежуточных инстанциях утрачивается информация об источнике раздражителя, в результате кора головного мозга приписывает возникающие болевые ощущения кожным рецепторам.
Проводниковая функция состоит в прохождении по спинному мозгу информации по восходящим путям к вышележащим отделам ЦНС и по нисходящим – к нижележащим.
Спинной мозг помимо этого осуществляет поддержание тонуса скелетных мышц, обеспечивающего сохранение позы. Мышечный тонус – это длительное, не сопровождающееся быстрым утомлением напряжение скелетных мышц.
А также спинным мозгом производится сопряженная иннервация мышц-антагонистов. Двигательные ядра спинного мозга находятся в определенной связи друг с другом – возбуждение, возникающее в одних центрах, вызывает торможение в других. Н., при раздражении стопы возникает сокращение мышц сгибателей, при этом мышцы-разгибатели расслабляются. Без этого сгибание было бы невозможно.
Механизм: чувствительные волокна, войдя в спинной мозг – разветвляются. Часть веточек идет к мотонейронам мышц сгибателей, которые несут возбуждающий импульс, часть к тормозным нейронам, замыкающимся на мотонейронах мышц-разгибателей.
Продолговатый мозг и мост.
Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного. В продолговатом мозге находятся ядра 4 пар черепных нервов: подъязычного (ХII), добавочного (ХI), блуждающего (Х), языкоглоточного (IХ). На границе с мостом находятся ядра преддверноулиткового нерва (VIII). В области моста ядро лицевого нерва (VII), отводящего (VI) и тройничного (V).
Продолговатый мозг также выполняет рефлекторную и проводниковую функцию.
К рефлексам продолговатого мозга относятся:
1. Тонические рефлексы запускаются при возбуждении рецепторов мышц шеи. Например, при нарушении равновесия за счет поворота головы вправо или влево возникает компенсаторное усиление тонуса мышц разгибателей на стороне, в которую повернута голова.
2. Вестибулярные основаны на тонических. К ним относятся:
· Статические. Эти рефлексы связаны с вестибулярными рецепторами преддверия внутреннего уха и обеспечивают поддержание позы. Например, переворачивание кошки при падении спиной вниз.
· Статокинетические. Также направлены на сохранение позы, но при изменении не положения тела, а скорости движения. Направленность статокинетического рефлекса зависит от вида движения (от того, какой полукружный канал раздражается при ускорении). Например, при поступательном движении мышечный тонус будет изменяться таким образом, что туловище наклонится вперед, сохраняя равномерность движения. К статокинетическим относятся лифтные рефлексы (повышение тонуса мышц разгибателей при ускорении вверх и повышении тонуса сгибателей при ускорении вниз).
Ретикулярная формация.
В центральной части ствола мозга (от продолговатого до среднего) имеется скопление клеток, отростки которых переплетаются, образуя сеть. Данное образование называется ретикулярной (сетчатой) формацией.
Функции ретикулярной формации:
1.В ретикулярной формации сосредоточены жизненноважные центры:
· В области продолговатого мозга расположен дыхательный центр.
· Также в продолговатом мозге находится сосудодвигательный центр, регулирующий тонус сосудов, уровень АД, частоту сердечных сокращений.
2. Регулирует возбудимость мотонейронов спинного мозга, участвуя в поддержании позы и выполнении целенаправленных движений.
3.Оказывает тонизирующее влияние на кору головного мозга. При разрушении ретикулярной формации в эксперименте животное находится постоянно в сноподобном коматозном состоянии. Переход коры от сна к бодрствованию связан с увеличением количества импульсов от ретикулярной формации. Количество этих сигналов в свою очередь зависит от поступления в ретикулярную формацию сенсорных импульсов. В ретикулярную формацию приходит информация от всех органов чувств. Она очень чувствительна к воздействию различных химических веществ, в том числе, к анестезирующим и успокаивающим препаратам.
Средний мозг.
Средний мозг состоит из четверохолмия и ножек и выполняет следующие функции:
1. Верхнее двухолмие является подкорковым зрительным центром.
2. Нижнее двухолмие – подкорковым центром слуха.
3. В ядрах четверохолмия замыкается сторожевой рефлекс, который обеспечивает реакцию на действие неожиданного светового или звукового раздражителя (поворот головы и туловища в сторону раздражителя с одновременным увеличением тонуса мышц сгибателей – поза удобная для начала движения).
4. Скопление пигментированных нейронов у основания среднего мозга называемое черной субстанцией осуществляет рефлекторную координацию жевания и глотания, а также управление точными движениями пальцев рук (письмо, шитье и т.д.).
5. Красные ядра являются двигательным центром среднего мозга. В них поступает импульсы от мозжечка, коры, ретикулярной формации. Они осуществляют управление мышечным тонусом.
6. Средний мозг управляет движениями глаз, т.к. здесь расположены центры глазодвигательного (III), блокового (IV) и отводящего нервов, иннервирующих мышцы глаза.
7. Средний мозг осуществляет проводниковую функцию.
Мозжечек.
Мозжечок состоит из червя и полушарий. Полушария имеют кору и белое вещество.
1. Регуляция позы, мышечного тонуса и равновесия тела. В кору мозжечка поступает информация о позе и состоянии двигательного аппарата (от мышц, кожи, вестибулярного аппарата), которая обрабатывается, и затем поступают команды в ретикулярную формацию и далее к мышцам.
2. Координация целенаправленных движений. Эта функция возможна из-за наличия связей мозжечка с корой головного мозга, из которой в мозжечок поступает информация о замысле движения и далее через красные ядра среднего мозга к мышцам.
4. Координация быстрых целенаправленных движений, протекающих без учета сенсорной информации, поступающей в мозжечок. Такие движения встречаются в спортивной практике или при игре на музыкальных инструментах.
5. Контроль висцеральных функций через связи с вегетативными органами.
При поражении мозжечка нарушается распределение мышечного тонуса – нарушается механизм поддержания позы, возникает дрожание мышц и колебательные движения частей тела. Дрожание исчезает во время сна и усиливается при попытке совершить движение. При попытке коснуться пальцем мелкого предмета – движение осуществляется по ломаной траектории. Все движения утрачивают плавность, возникает расстройство походки.
Таламус.
Таламус является крупным подкорковым образованием, через который в кору поступает чувствительная информация от всех рецепторов организма, кроме обонятельных. Информация поступает по 3-х нейронной рефлекторной дуге: 1 нейрон лежит в спииномозговом узле, 2- в спинном или продолговатом мозге, 3- в таламусе, по его аксону информация идет в кору головного мозга.
В таламусе содержится около 40 ядер. Все они делятся на следующие группы: специфические, неспецифические, ассоциативные и моторные.
Специфические ядра построены из нейронов, через которые переключается сенсорная информация, поступающая по чувствительным путям, и идет далее в кору. Повреждение этих ядер ведет к выпадению определенных видов чувствительности. Специфичность данных нейронов проявляется в том, что каждый из них возбуждается одним типом рецепторов.
Ассоциативные ядра в отличие от специфических не могут быть отнесены к какой-либо определенной сенсорной системе и получают информацию от специфических ядер.
Моторные ядра имеют связь с мозжечком и передают информацию в двигательную зону коры.
Неспецифические ядра функционально связаны с ретикулярной формацией. В отличие от специфических ядер они связаны со всеми областями коры. Эти ядра регулируют активность коры головного мозга и, в отличие от ретикулярной формации, могут не только стимулировать, но и угнетать ее деятельность.
Гипоталамус.
Гипоталамус – сложноорганизованный отдел промежуточного мозга, в состав которого входят 32 пары ядер. Он играет важную роль в поддержании гомеостаза и координирует деятельность вегетативной, эндокринной и соматической систем.
Функции:
- Обеспечивает сложные реакции с участием вегетативной нервной системы.
- В гипоталамусе находятся центры:
- терморегуляции;
- сна и бодрствования;
- голода и насыщения.
3. Участие в регуляции поведенческих реакций ( в образовании защитного, пищедобывательного, полового и пр. безусловных рефлексов).
Миозиновые нити несут поперечные выступы (мостики) с миозиновыми головками (150 молекул в головке). Поперечные мостики могут связывать миозиновую нить с соседней актиновой. За счет них проиходит скольжение.
Типы сокращений мышц
При сближении актиновых и миозиновых фибрилл вследствие замыкания поперечных мостиков в мышечном волокне развивается напряжение (активная механическая тяга). В зависимости от условий, в которых происходит сокращение мышц, развивающееся напряжение реализуется по разному. Различают два основных типа мышечных сокращений — изотонический и изометрический.
Изотоническое - это свободное сокращение, при котором мышца не испытывает сопротивления. Возможно только в эксперименте. В организме мышцам, осуществляющим движение всегда оказывается сопротивления, находящимися в тонусе мышцами - антагонистами.
Изометрическое (греч. isos — равный, meros — мера) — это сокращение, при котором длина волокон не уменьшается, но их напряжение возрастает (сокращение при неизменной длине). С молекулярной точки зрения напряжение при изотоническом сокращении обеспечивается замыканием и размыканием поперечных мостиков.
При изотоническом сокращении движение головок создает объединенное усилие "гребок", продвигающий актиновые нити в середину между миозиновыми. Биполярное расположение миозиновых головок обеспечивает встречное движение актиновых нитей. Для перемещения на 20% от исходной длины гребковые движения должны быть совершены 20 раз. За счет ритмичных движений (отделений и повторных прикреплений миозиновых головок) происходит перемещение актиновых нитей как при вытягивании веревки. При расслаблении мышцы миозиновые головки отделяются от актиновых нитей и расслабление происходит пассивно.
При изометрическом сокращении миозиновая головка мостика, прикрепленная к актиновой нити под прямым углом, наклоняется под углом 45 градусов, в результате создается упругое натяжение, как при перетягивании каната. Даже при изометрическом сокращении сокращении поперечные мостики не находятся в непрерывном напряжении (только при трупном окоченении). Каждая миозиновая головка многократно отделяется и снова прикрепляется к актиновой нити. При изометрическом же сокращении напряжение в мышечных волокнах создается за счет повторного прикрепления поперечных мостиков на одних и тех же фиксированных участках актиновых нитей. При этом сила сокращения зависит от числа замкнутых мостиков, образуемых в единицу времени.
В естественных условиях деятельности мышц практически не встречается чисто изотоническое или чисто изометрическое сокращение. Смешанный тип сокращения мышц, при котором изменяются длина и напряжение, называется ауксотоническим . При совершении сложных двигательных актов все работающие мышцы сокращаются ауксотонически — с преобладанием либо изотонического, либо изометрического типа сокращения.
АТФ является непосредственным источником энергии для сокращения. Все другие источники энергии не участвуют непосредственно в мышечном сокращении, а лишь необходимы для постоянного воспроизводства (ресинтеза) АТФ. АТФ расщепляется до АДФ и фосфата с выделением энергии при помощи фермента - АТФазы миозина , процесс этот активируется актином. Миозиновые головки содержат активные центры для расщепления АТФ, которое происходит лишь в случае прикрепления миозиновой головки к актину, при этом происходит их отделение. В каждом цикле прикрепления-отделения происходит одно расщепление АТФ. Скорость мышечного сокращения и скорость расщепления АТФ зависят от количества "гребков", сделанных мостиками. Чем выше скорость, тем больше движений и энергетических затрат. В результате БС волокна потребляют больше АТФ, чем медленные. Поэтому для поддержания позы используются преимущественно МС волокна.
Мышца сокращается в ответ на команды, поступающие от мотонейронов, расположенных в передних рогах спинного мозга. Мотонейрон и иннервируемые им мышечные волокна составляют двигательную единицу. Каждая мышца включает множество ДЕ, которые могут отличаться друг от друга по строению и функции.
Тип волокон
Скорость мышечного сокращения и скорость расщепления АТФ зависят от количества "гребков", сделанных мостиками. Чем выше скорость, тем больше движений и энергетических затрат. В результате БС волокна потребляют больше АТФ, чем медленные. Поэтому для поддержания позы используются преимущественно МС волокна.
Включение мышечных волокон в работу зависит от силы импульса, исходящего от мотонейрона. Минимальная сила раздражения, способная вызвать ответную реакцию называется порогом возбуждения. Наименьший порог возбуждения имеют МС волокна, у БС волокон порог возбуждения в 2 раза выше. При высокой частоте импульсов (большой силе раздражения) в работу вовлекаются все типы мышечных волокон.
Количество красных и белых мышечных волокон у человека составляет в среднем 55 и 45% соответственно. За исключением мышц брюшного пресса, которые почти полностью состоят из красных (МС) волокон. Среди белых мышечных волокон 30-35 % приходится на БС волокна типа а и 10-15% на волокна типа б.
Количество белых и красных волокон в мышцах ног сильно отличается у спортсменов спринтеров и стайеров. У стайеров в икроножных мышцах содержится более 80% МС волокон, у спринтеров около 23%. Преобладание в мышцах волокон того или иного типа генетически предопределено и независимо от направленности тренировочного процесса смена доминирующих волокон невозможна. Но при специфической тренировке, соответствующей генетически заложенным возможностям организма, количество доминирующих мышечных волокон может увеличиться.
В бодибилдинге для наращивания максимальной мышечной массы важно развитие всех типов мышечных волокон, однако типичная тренировка бодибилдера направлена в основном на гипертрофию БС волокон, МС волокна в своем объеме практически не увеличиваются. Развитие МС волокон возможно лишь при выполнении супер серий с большим количеством повторений, что требует выносливости. Доля МС волокон в мышцах довольно большая, поэтому специализированная тренировка, направленная на развитие гипертрофии МС волокон, ведет к значительному росту мышечной массы.
Свойства скелетных мышц
К основным функциональным свойствам мышечной ткани относятся возбудимость, сократимость, растяжимость, эластичность и пластичность.
Возбудимость — способность мышечной ткани приходить в состояние возбуждения при действии тех или иных раздражителей. В покое мембрана мышечной клетки поляризована (снаружи положительный заряд, внутри отрицательный). Это обеспечивается способностью мембраны избирательно пропускать одни ионы и не пропускать другие (К-Nа насосы). Электрический заряд, который при этом образуется на мембране, называется потенциалом покоя. В обычных условиях возбуждение мышцы происходит под действием импульса, исходящего от мотонейрона. При этом электрический импульс вызывает перезарядку мембраны (плюс меняется на минус) и формируется потенциал действия. В отличие от потенциала покоя, который стабилен, потенциал действия - быстро протекающий процесс и состоит из двух фаз: фазы деполяризации мембраны, в которую происходит смена зарядов на мембране мышечное волокно не чувствительно к другим импульсам, приходящим от мотонейрона и фазы реполяризации, когда восстанавливается исходный потенциал покоя. При возбуждении участка мышечного волокна, приобретающего снаружи отрицательный заряд, соседние участки, находящиеся в состоянии покоя, сохраняют положительный заря. При этом между ними возникает электрический ток, который называется местным током действия. Он распространяется, вызывая возбуждение и смену зарядов на следующих участках волокна.
Возбудимость мышечных волокон ниже возбудимости нервных волокон, иннервирующих мышцы, хотя критический уровень деполяризации мембран в обоих случаях одинаков. Это объясняется тем, что потенциал покоя мышечных волокон выше (около 90 мВ) потенциала покоя нервных волокон (70 мВ). Следовательно, для возникновения потенциала действия в мышечном волокне необходимо деполяризовать мембрану на большую величину, чем в нервном волокне.
Способность мышцы реагировать на раздражение ее двигательного мотонейрона, т.е. на импульсы, приходящие к ней по нерву, обозначается как непрямая возбудимость мышцы. Однако возбудимостью обладает и само мышечное волокно. Это доказывается раздражением участков мышцы, где отсутствуют окончания двигательного нерва.
Можно исключить влияние нервных элементов на мышцу, подвергнув ее отравлению некоторыми ядами (например, кураре). В этом случае возбуждение с нерва на мышцу не передается, но нерв и мышца сами по себе продолжают функционировать, т.е. мышца продолжает реагировать на непосредственно наносимое на нее раздражение. Таким образом, опыты подобного рода с несомненностью устанавливают наличие в мышечном волокне так называемой прямой возбудимости, т.е. способности мышечных волокон реагировать и на раздражение, действующее непосредственно и на них, а не через нервные волокна.
И прямая и непрямая возбудимость мышцы обусловлена функцией мембраны мышечного волокна. Возбуждение в мышцах проводится изолированно, т.е. не переходит с одного мышечного волокна на другое. Скорость распространения возбуждения в белых и красных волокнах скелетных мышц различна: в белых волокнах она равна 12–15м/с, в красных — 3–4 м/с.
В мышцах имеется пассивный упругий компонент, который включает сухожилия, соединительную ткань, покрывающую мышечные волокна, их пучки и мышцу в целом, а также упругие образования боковых поперечных мостиков миозиновой нити. Поэтому скелетная мышца — упругое образование. Упругостью обладают активные сократительные и пассивные компоненты мышцы, которые и обеспечивают растяжимость, эластичность и пластичность мышц.
Растяжимость — свойство мышцы удлиняться под влиянием силы тяжести (нагрузки). Чем больше нагрузка, тем больше растяжимость мышцы. Растяжимость зависит и от вида мышечных волокон. Красные волокна растягиваются больше, чем белые, мышцы с параллельными волокнами удлиняются больше, чем перистые.
Эластичность — свойство деформированного тела возвращаться к первоначальному своему состоянию после удаления силы, вызвавшей деформацию. Это свойство изучается при растяжении мышцы грузом. После удаления груза, мышца не всегда достигает первоначальной длины, особенно при длительном растяжении или под действием большого груза. Это связано с тем, что мышца теряет свойство совершенной упругости.
Пластичность — (греч.plastikos — годный для лепки, податливый) свойство тела деформироваться под действием механических нагрузок, сохранять приданную или длину или вообще форму после прекращения действия внешней деформирующей силы. Чем длительнее действует большая внешняя сила, тем сильнее пластические изменения.
Пластичность мышц связана и с остаточным укорочением мышц после длительного тетанического сокращения, или контрактуры. Красные волокна, которые удерживают тело в определенном положении, обладают большей пластичностью, чем белые.
Сократимость. При прямом или непрямом раздражении мышца укорачивается или же развивает напряжение в продольном направлении. Это изменение формы или напряжения мышцы носит название мышечного сокращения, следовательно, сократимость — это специфическая деятельность мышечной ткани при ее возбуждении.
Для изучения свойств мышц в учебных целях и в эксперименте в качестве объекта обычно используют нервно-мышечный препарат лягушки, а в качестве раздражителя — электрический ток. Запись сокращений мышцы на приборе миографе при прямом или непрямом раздражении называется миографией. Скорость и сила ответной реакции скелетной мышцы на раздражение зависит не только от параметров раздражителя, но и от типа мышечных волокон. Сократимость и возбудимость мышц разного вида различна.
В быстрых (БС) волокнах обычно лучше развит саркоплазматический ретикулум, они слабее снабжены кровеносными сосудами, имеют более крупные и длинные волокна, их расслабление после сокращения происходит в 50–100 раз быстрее, чем медленных волокон. Организм для выполнения статической работы (например, поддержание позы) использует главным образом медленные (МС) тонические красные мышцы, а для скоростных движений — быстрые белые мышцы.
Режимы сокращения мышц
Различают различные режимы сокращения мышц, которые определяются частотой и силой поступающих импульсов возбуждения.
На раздражения частотой не более 6–8 Гц мышца, состоящая из медленных двигательных единиц, отвечает одиночными сокращениями. Сокращение наступает не сразу после нанесения раздражения, а через определенный промежуток времени, называемый латентным периодом. Его величина в эксперименте составляет для икроножной мышцы лягушки 0,01 с. Фаза укорочения длится 0,04 с, фаза расслабления — 0,05 с.
Начало сокращения соответствует восходящей фазе потенциала действия, когда он достигает пороговой величины (примерно 40 мВ). У млекопитающих одиночное сокращение скелетных мышц длится 0,04–0,1 с, но оно неодинаково в различных мышцах у одного и того же животного. В красных волокнах мышц оно значительно больше, чем в белых. Если на мышцу действуют два быстро следующих друг за другом раздражения (период между импульсами не более 100 мс), мышечные волокна расслабляются не полностью и каждое последующее сокращение как бы наслаивается на предыдущее. Происходит суммация сокращений, которая может быть полной, когда оба сокращения сливаются, образуя одну вершину, или неполной, в зависимости от частоты раздражений. В обоих случаях сокращение имеет большую амплитуду, чем максимальное сокращение при одиночном раздражении.
При воздействии на мышцу ритмических раздражений высокой частоты наступает сильное и длительное сокращение мышцы, которое называется тетаническим сокращением или тетанусом. Этот термин впервые применил Э. Вебер в 1821 году.
Тетанус может быть зубчатым (при частоте раздражений 20-40 Гц) или сплошным, гладким (при частоте 50 Гц и выше). Амплитуда тетанического сокращения в 2–4 раза выше амплитуды одиночного сокращения при той же силе раздражения.
Гладкий тетанус возникает тогда, когда очередной импульс раздражения действует на мышцу до начала фазы расслабления. При очень большой частоте раздражений каждое очередное раздражение будет попадать на фазу абсолютной рефрактерности и мышца вообще не будет сокращаться. Высота мышечного сокращения при тетанусе зависит от ритма раздражения, а также от возбудимости и лабильности, которые изменяются в процессе сокращения мышцы. Тетанус наиболее высокий при оптимальном ритме, когда каждый последующий импульс действует на мышцу в фазу экзальтации, вызванной предыдущим импульсом. В этом случае создаются наилучшие условия (оптимум силы и частоты раздражения, оптимум ритма) для работы мышцы.
При тетанических сокращениях мышечные волокна утомляются больше, чем при одиночных сокращениях. Поэтому даже в пределах одной мышцы происходит периодическая смена частоты импульсации (вплоть до полного исчезновения) в разных двигательных единицах.
В состоянии покоя от мотонейронов постоянно поступает небольшое количество импульсов, которое поддерживает мышечный тонус.
Под тонусом понимают состояние естественного постоянного напряжения мышц при невысоких энергетических затратах.
Осуществление тонуса скелетных мышц обусловлено функцией медленных двигательных единиц красных волокон мышц. Тонус скелетных мышц связан с поступлением редких нервных импульсов к мышце, в результате чего мышечные волокна возбуждаются не одновременно, а попеременно. У домашних животных существуют специализированные рефлекторные дуги, одни из которых обеспечивают тетанические сокращения, а другие мышечный тонус. Тонус скелетных мышц играет важную роль в поддержании определенного положения тела в пространстве и деятельности двигательного аппарата.
Виды мышечной деятельности.
Статическая работа - работа, при которой мышцы испытывают напряжение, но перемещения частей тела не происходит. В ней преобладает изометрический тип сокращения.
Динамическая работа - работа, при которой происходит внешняя видимая деятельность по перемещению частей тела или тела в целом. Преобладает изотонический тип сокращения.
Рабочая гипертрофия мышц.
Увеличение мышечного поперечника в результате физической тренировки называется рабочей гипертрофией мышцы (от греч. "трофос" - питание). Мышечные волокна, являющиеся высокоспециализированными дифференцированными клетками и не способны к активному клеточному делению с образованием новых волокон. Если деление мышечных клеток и происходит, то только в особых случаях и в очень небольшом количестве.
Рабочая гипертрофия мышцы происходит почти или исключительно за счет утолщения (увеличения объема) существующих мышечных волокон. При значительном утолщении мышечных волокон возможно их продольное механическое расщепление с образованием "дочерних" волокон с общим сухожилием. В процессе силовой тренировки число продольно расщепленных волокон увеличивается.
Можно выделить два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон - саркоплазматическую и миофибриллярную.
Саркоплазматическая рабочая гипертрофия - это утолщение мышечных волокон за счет преимущественного увеличения объема саркоплазмы, т. е. несократительной их части. Гипертрофия этого типа происходит за счет повышения содержания несократительных (в частности, митохондриальных) белков и метаболических резервов мышечных волокон: гликогена, безазотистых веществ, креатинфосфорной кислоты, миоглобина и др. Значительное увеличение числа капилляров в результате тренировки также может вызывать некоторое утолщение мышцы. Рабочая гипертрофия этого типа мало влияет на рост силы мышц, но зато значительно повышает способность к продолжительной работе, т. е. увеличивает их выносливость.
Миофибриллярная рабочая гипертрофия связана с увеличением числа и объема миофибрилл, т. е. собственно-сократительного аппарата мышечных волокон. При этом возрастает плотность укладки миофибрилл в мышечном волокне. Такая рабочая гипертрофия мышечных волокон ведет к значительному росту силы мышцы.
Обычно гипертрофия мышечных волокон представляет собой комбинацию двух типов с преобладанием одного из них. Преимущественное развитие того или иного типа рабочей гипертрофии определяется характером мышечной тренировки. Длительные динамические упражнения, развивающие выносливость, с относительно небольшой силовой нагрузкой на мышцы вызывают главным образом рабочую гипертрофию саркоплазматического типа. Упражнения с большими мышечными напряжениями, наоборот, способствуют развитию рабочей гипертрофии преимущественно миофибриллярного типа.
Тема 3: Сердечно – сосудистая система.
Работа сердца.
Кровь может выполнять свои функции, только находясь в постоянном движении. Это движение обеспечивается сердцем. Сердце — полный мышечный орган. Сердечная мышца обладает следующими физиологическими свойствами:
1) возбудимостью (способностью генерировать возбуждение в ответ на раздражение)
2) проводимостью (способностью сердечной мышцы распространять возбуждение от одного участка к другому)
3) сократимостью (способностью сердечной мышцы укорачиваться при возбуждении) 4) автоматизмом (способностью возбуждаться без внешних воздействий); это свойство присуще только сердечной мышце.
Сердце делиться на 2 половины: правую и левую, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка. Кровь бедная кислородом от органов и тканей поступает в правую половину, откуда выталкивается к легким. В легких она насыщается кислородом и поступает в левую половину, откуда вновь поступает к органам.
Работа сердца имеет циклический характер и состоит из трех фаз: систолы (сокращения) предсердий, когда кровь поступает в желудочки; систолы желудочков, когда кровь выталкивается желудочками в сосуды (аорту и легочный стол); диастолы (расслабления).
Количество крови, которое выбрасывается желудочком при каждом сокращении (в каждую систолу) - называется систолическим объемом. Его величина зависит от количества притекающей крови и силы сердечных сокращений. В состоянии покоя у взрослых здоровых людей он равен 60-80 мл.
Во время систолы из желудочков выбрасывается не вся кровь, содержащаяся в них. Остающаяся кровь называется резервным объемом. За счет резервного объема увеличивается систолический объем во время работы (до 100 - 150мл, у высококвалифицированных спортсменов – до 200мл).
Наибольшей величины систолический объем достигает при относительно легкой работе (с ЧСС до 170 ударов). При увеличении мощности работы он перестает расти или даже снижается.
Количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 минуту, называется минутным объемом (ЧСС х систолический объем). Он зависит от размеров тела и выполняемой работы. В покое он гораздо ниже (около 5л). При выполнении работы (с увеличением ЧСС и систолического объема) может увеличиваться до 30л, а у высоко тренированных спортсменов до 40л и более.
Минутный и систолический объемы являются важнейшими показателями производительности сердца.
Движение крови по сосудам.
Кровь движется по двум последовательно соединенным отделам:
1)большому кругу кровообращения, начинающемуся в левом желудочке и заканчивающемуся в правом предсердии, обеспечивающему различные ткани кислородом и питательными веществами и удаляющему из них продукты обмена;
2) малому (легочному) кругу кровообращения, который начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. Кровь, проходя по этому кругу через лёгкие, отдает в окружающую среду углекислый газ и обогащается кислородом.
Движение крови по сосудам определяется двумя факторами - давлением, оказываемым на кровь и сопротивлением, которое возникает при трении ее о стенки сосудов и вихревых движениях
Различают объемную и линейную скорость кровотока.
Линейная скорость движения крови — это скорость перемещение ее частиц вдоль сосуда. Она измеряется в см/сек. Линейная скорость больше в центре сосуда и меньше около стенок, а также она выше в аорте и крупных сосудах и ниже в венах. Самая низкая линейная скорость в капиллярах, т.к. их суммарная площадь сечения в 600-800 раз больше, чем площадь сечения аорты.
Объемная скорость движения крови - это количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени.
Общая объемная скорость - это количество крови, протекающее за 1 минуту через всю кровеносную систему. Измеряется в л/мин.
Местная объемная скорость — это количество крови, протекающее за 1 минуту через какой-либо орган. Измеряется в мл/мин.
Пульс и артериальное давление.
Пульс - это толчкообразные, ритмичные смещения стенок артерий вследствие заполнения их кровью, выбрасываемой при систоле левого желудочка
Обычно пульс определяется на лучевой артерии у основания большого пальца. При этом область выше лучезапястного сустава обхватывается так, чтобы большой палец поддерживал руку исследуемого с тыльной стороны, а концевые фаланги 2,3,4 пальцев находились на лучевой артерии, слегка прижимая ее к лучевой кости.
Пульс также можно исследовать на сонной и височной артериях. Исследуя пульс, определяют, прежде всего, его частоту и ритм, а также наполнение.
Частота пульса зависит от количества систол левого желудочка. У взрослого здорового человека частота пульса в покое колеблется от 60 до 80 ударов в минуту. На нее влияют: положение тела (в положении лежа ЧСС на 10 ударов меньше), пол (у женщин пульс чаще), возраст (у детей ЧСС больше), уровень тренированности (у занимающихся спортом ЧСС меньше), а у спортсменов также спортивная специализация (пульс реже у спортсменов, тренирующихся на выносливость).
Учащение пульса сверх 80 ударов в минуту называется тахикардией, а замедление до уровня ниже 60 ударов - брадикардией.
Тахикардия чаше всего свидетельствует о повышении активности синусового узла под действием симпатической нервной системы. В покое тахикардия может возникать при эмоциональном напряжении, переутомлении, повышении температуры тела, усилении функции щитовидной железы, а также в восстановительном периоде после физической нагрузки.
Брадикардия может быть следствием повышения тонуса блуждающего нерва (физиологическая) или следствием заболеваний сердца (патологическая). Физиологическая брадикардия может возникать у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Она может достигать 40 ударов в минуту и свидетельствовать об экономизации работы сердечно-сосудистой системы.
Ритмичность - также является важной характеристикой пульса. Ритмичным считается пульс, когда промежутки между ударами равны. Нарушения ритма называются аритмиями. Они могут быть физиологическими и патологическими. К физиологическим относится дыхательная аритмия (учащение пульса на вдохе), которая обычно наблюдается в молодом возрасте.
Показателем наполнения пульса является сила колебаний стенки артерии. Наполнение зависит от величины систолического объема сердца. Наибольшее наполнение пульса отмечается при частоте 170 сокращений в минуту. При дальнейшем увеличении частоты сердечных сокращений систолический объем, а соответственно и наполнение пульса не растет, а при частоте более 200 может даже снижаться. Это связано с укорочением всех фаз сердечного цикла, в том числе и диастолы, во время которой сердце наполняется кровью.
Артериальное давление — это давление движущейся по артериальной системе крови.
Уровень артериального давления зависит от силы систолического выброса левого желудочка, систолического объема, вязкости крови и скорости ее оттока через капилляры и вены, которая определяется тонусом этих сосудов, т.е. периферическим сопротивлением.
Различают максимальное, минимальное и пульсовое давление.
Максимальное (систолическое) артериальное давление (САД) - это давление крови во время систолы левого желудочка сердца. Его уровень зависит от силы систолического выброса и систолического объема.
Минимальное (диастолическое) артериальное давление (ДАД) - это давление крови в артериях во время диастолы левого желудочка. Оно определяется уровнем периферического сопротивления сосудов.
Пульсовое артериальное давление - это разница между систолическим и диастолическим давлением. Оно косвенно свидетельствует о величине систолического выброса. Чем оно выше, тем больше систолический выброс.
Артериальное давление выражается в миллиметрах ртутного столба и чаще всего определяется с помощью специального аппарата - тонометра и фонендоскопа. Чаще оно измеряется на плечевой артерии. При этом лучевая артерия сдавливается манжетой, наполненной воздухом. Затем, постепенно выпуская воздух из манжеты, с помощью фонендоскопа определяют артериальное давление. Уровень давления, при котором появляется первый ясно слышимый тон - это уровень систолического давления; уровень давления, фиксируемый в момент исчезновения тонов - это уровень диастолического давления.
Нормальными величинами артериального давления для взрослых людей считаются:
• для систолического - от 100 до 139 мм ртутного столба
• для диастолического - от 60 до 89 мм ртутного столба.
Регуляция работы сердца.
Сердечная мышца обладает автоматизмом, т.е. способна ритмически сокращаться при отсутствии внешних воздействий под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце, в клетках - водителях ритма.
Режим работы сердца не постоянен, он изменяется в зависимости от изменяющихся условий, от потребностей организма. При необходимости сердечный выброс может увеличиваться более чем в 5 раз по сравнению с уровнем покоя.
Способность сердца к адаптации обусловлена 2-мя типами регуляторных механизмов:
1) внутрисердечной регуляцией (связанной со свойствами миокарда)
2) внесердечной регуляцией (включающей гуморальную и нервную).
Внутрисердечная регуляция - заключится в том, что сердце, изолированное от внешних влияний, при постоянной ЧСС может самостоятельно приспосабливать свою деятельность к увеличению нагрузки объемом, отвечая увеличением выброса. В основе этих процессов лежит механизм Франка-Старлинга: при увеличении притока крови к сердцу - сильнее растягиваются сердечные волокна; чем больше растянуты волокна во время диастолы, тем сильнее сокращается сердце во время систолы.
Внесердечная регуляция. Сердце иннервируется симпатическим и парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы.
Парасимпатические влияния осуществляются посредством блуждающего нерва. Блуждающий нерв — это анаболический нейрорегулятор. Он усиливает анаболические процессы в сердце и сокращает его энерготраты. Под действием блуждающего нерва увеличивается количество гликогена в миокарде, замедляется сердечный ритм (уменьшается ЧСС), уменьшается сила сердечных сокращений, уменьшается скорость проведения возбуждения по миокарду.
Однако без расхода энергии невозможна жизнь, адаптация, любая деятельность, поэтому симпатический отдел, в противоположность парасимпатическому, стимулирует освобождение и использование энергии. Симпатическому отделу присуща эрготропная функция, заключающаяся в стимуляции потребления питательных веществ, усилении окислительных процессов, мобилизации гликогена. Под влиянием симпатических импульсов увеличивается ЧСС, усиливаются сердечные сокращения, улучшается проведение возбуждения.
Гуморальная регуляция осуществляется главным образом гормонами, такими как адреналин, глюкагон, тироксин и др.
Адреналин — гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников. Он выделяется в кровь при эмоциональных и физических нагрузках. Его действие подобно действию симпатической нервной системы, медиатором которой является норадреналин.
Гормоны коры надпочечников — кортикостероиды увеличивают силу сердечных сокращений.
Гормон поджелудочной железы — глюкагон, также увеличивает ЧСС и повышает чувствительность сердца к симпатическим влияниям.
Высшим регулятором сердечной деятельности - является кора головного мозга. Она способна и тормозить и активизировать работу сердца. Кора является органом психической деятельности и обеспечивает целостные приспособительные реакции организма, например, такое как предстартовое состояние. Под влиянием различных эмоций — страха, радости, тревоги корой активизируется целый комплекс эндокринных желез, гормоны которых изменяют работу сердца.
Система крови.
Понятие внутренняя среда организма включает совокупность жидкостей – кровь, лимфу и тканевую жидкость.
Кровь непосредственно не соприкасается с клетками организма. Посредником между ними служит тканевая жидкость, которая заполняет промежутки между клетками. По тканевой жидкости из крови к клеткам перемещаются питательные вещества и кислород, а из клеток удаляются продукты обмена. Тканевая жидкость находится в движении и поступает сначала в лимфатические сосуды, а затем в кровь. Тканевая жидкость, оттекающая от органов, называется лимфой.
Человеческий организм может существовать только при условии сохранения постоянства внутренней среды организма (гомеостаза).
Кровь и все органы, в которых происходит образование и разрушение ее составных частей (красный костный мозг, печень, селезенка и т.д.) называются системой крови.
Функции крови.
1. Дыхательная. Эта функция заключается в переносе кислорода от легких к тканям и углекислого газа в обратном направлении.
2. Трофическая (питательная). Трофическая функция состоит в переносе кровью питательных веществ от ЖКТ ко всем органам.
3. Выделительная. Эта функция состоит в том, что с кровью удаляются из тканей образовавшиеся в них продукты обмена, а также излишки воды и минеральных веществ.
4. Регуляторная. Она заключается в доставке к различным органам гормонов и других биологически активных веществ, регулирующих их деятельность.
5. Терморегуляционная . Циркулирующая кровь объединяет органы, в которых вырабатывается тепло, с органами, отдающими тепло, что позволяет организму при помощи крови поддерживать постоянную температуру тела. Например, во время физической работы образующееся в мышцах тепло не задерживается в них, а поглощается кровью. При этом увеличивается приток крови к коже, через которую тепло отдается в окружающую среду.
6. Защитная. Кровь содержит антитела, обеспечивающие иммунитет, а также лейкоциты, участвующие в борьбе с различными инфекционными агентами, попадающими в организм. К защитным функциям относится также свертывание крови.
Общее количество крови у человека составляет около 6 - 8% от массы тела (4 – 6 литров). В обычных условиях не вся кровь циркулирует по сосудистому руслу, часть ее находится в депо – в печени (около 20%), селезенке (16%), коже (10%).
Клетки крови.
Эритроциты – красные кровяные клетки, их основная функция – транспорт кислорода. Они имеют форму двояковогнутого диска, что увеличивает площадь их поверхности, обеспечивая более быстрое проникновение кислорода внутрь. В крови у мужчин содержится около 5х1012/л эритроцитов, а у женщин около 4,5х1012/л.
Для подсчета эритроцитов кровь разводят специальным раствором и вносят в счетную камеру. Наиболее распространена камера Горяева. Она представляет собой стеклянную пластину с нанесенной на нее сеткой. Сетка состоит из 225 больших квадратов. Подсчет производят в 5 квадратах, затем пересчитывают их содержание на литр.
Увеличение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом, а уменьшение – анемией.
Эритроциты не имеют ядер и почти полностью заполнены гемоглобином, состоящим из белка – глобина и гема, содержащего железо. Гемоглобин обладает способностью легко связывать и отщеплять кислород. Окисленная форма гемоглобина (его соединение с кислородом) называется оксигемоглобином. Эта реакция протекает в легких. Количество кислорода, которое содержится в 100 мл крови при полном переходе всего гемоглобина в окисленную форму, называется кислородной ёмкостью крови. Она зависит от содержания в крови эритроцитов и гемоглобина.
В крови содержится в среднем 145 г/л гемоглобина у мужчин и 130 г/л у женщин. Измерить количество гемоглобина можно калориметрическим методом.
В тканях кислород отщепляется от гемоглобина и гемоглобин переходит в восстановленную форму. Оксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, а восстановленный темно-красный. Этим объясняется разница в цвете артериальной и венозной крови.
Гемоглобин способен образовывать непрочное соединение с углекислым газом в тканях, перенося его к легким, и прочное соединение с угарным газом. При содержании угарного газа в воздухе всего 0,1% больше половины гемоглобина вступает с ним в связь, блокируя возможность его соединения с кислородом.
Лейкоциты – белые кровяные клетки, имеющие ядра разнообразной формы. В крови содержится от 4,0 до 8,8 х 109/л лейкоцитов. Их количество может меняться под влиянием различных факторов: мышечной работы, приема пищи, болезней. Существует несколько видов лейкоцитов, между которыми существует определенное процентное соотношение, называемое лейкоцитарной формулой.
Главная функция лейкоцитов – защитная. Они могут передвигаться и выходить за пределы кровеносного русла к раздражителю: микробам, распадающимся клеткам данного организма, инородным телам. Своей цитоплазмой лейкоциты способны окружить инородное тело и с помощью специальных ферментов переварить его. Этот процесс называется – фагоцитозом. При этом лейкоцит погибает. Лейкоциты способны также образовывать антитела – клетки, которые имеют “память” о конкретном антигене (болезнетворном агенте), с которым организм уже контактировал и быстро связываются с ним при его повторном попадании в организм, обеспечивая иммунитет к определенным заболеваниям.
Тромбоциты – кровяные пластинки. Они участвуют в свертывании крови.
Плазма крови.
Плазма – бесцветная жидкость. Она на 91% состоит из неорганических веществ, из которых 90% - вода, а 1% - минеральные соли; и на 9% - из органических веществ: 7% - белки, оставшиеся 2% - глюкоза, мочевина, аминокислоты, а также жироподобные вещества.
В плазме содержатся различные ионы: натрий, калий, кальций, магний и т.д. Больше всего в ней ионов натрия и хлора. От концентрации в крови различных ионов зависит осмотическое давление плазмы, которое играет важную роль в поддержании гомеостаза.
Явления осмоса возникают везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделенные полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенных веществ. Сила, которая вызывает движение растворителя через полупроницаемую мембрану в сторону большей концентрации веществ называется осмотическим давлением. Осмотическое давление плазмы определяется прежде всего растворенными в ней солями.
Относительное постоянство осмотического давления поддерживается почками и потовыми железами. Поддержание его постоянства особенно важно для состояния клеток крови. Если в плазму поступает много воды, то концентрация солей в ней снижается, и по закону осмоса вода начинает поступать внутрь клеток, увеличивая их объем. При потере жидкости из плазмы концентрация солей в ней увеличивается, что ведет к выходу воды из клеток крови и их сморщиванию. И в том, и в другом случае нарушается работа клеток.
Осмотическое давление создаваемое белками плазмы называется онкотическим. Оно способствует переходу воды из тканей в кровь.
Белки плазмы крови делятся на альбумины и глобулины. Альбумины участвуют в транспорте различных веществ, в том числе лекарственных препаратов, могут связываться с солями тяжелых металлов. Глобулины также участвуют в транспорте различных веществ, в обеспечении иммунитета (g-глобулины), а также в свертывании крови (фибриноген).
Буферные системы крови. Важнейшим показателем гомеостаза является уровень кислотности крови. Он определяется по концентрации ионов водорода, которые входят в состав всех кислот. Для оценки кислотности используют водородный показатель (рН). Дистиллированная вода имеет рН равный 7,07 (нейтральный рН), кислая среда имеет меньший рН, а щелочная больший. Кровь имеет слабощелочную реакцию (рН около 7,4). Поддержание постоянного уровня кислотности имеет очень важное значение, поскольку большинство химических реакций в организме могут протекать только при определенном уровне рН.
Существует несколько путей поддержания постоянства рН: 1 – буферные системы внутренней среды; 2 – выделение СО2 легкими; 3 – выделительная работа почек. В крови имеются следующие буферные системы: карбонатная, фосфатная, гемоглобиновая и система белков плазмы.
Карбонатная буферная система состоит из угольной кислоты (Н2СО3) и ее солей(NaНСО3 и КНСО3). При поступлении в кровь более сильной кислоты, чем угольная, например, молочной (С3Н6О3), эта кислота вступает в реакцию с солями, вытесняя из них угольную. При этом образуется соль молочной кислоты и угольная кислота, которая расщепляется ферментом крови на воду и углекислый газ, выделяемый легкими.
NaНСО3 + С3Н6О3 = С3Н5NaO3 + Н2СО3 ® Н2O + СО2
При поступлении в кровь щелочных продуктов они вступают в реакцию с угольной кислотой. При этом образуются соли и вода.
Гемоглобиновая буферная система. Гемоглобин может находиться в крови в нескольких формах. Например, оксигемоглобин (соединение гемоглобина с кислородом), (восстановленный) гемоглобин HHb, от которого отщепился в тканях кислород, калиевая соль гемоглобина KHb. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах с отдачей кислорода в ткани появляется большое количество солей гемоглобина, способных связывать ионы водорода (H+), поступающие из тканей с кислотами, например, угольной кислотой (Н2СО3),которая является следствием соединения воды и углекислого газа, образовавшегося в ходе реакций тканях.
KHb + Н2СО3 = KНСО3 + HHb
Тема 5: Дыхательная система.
Внешнее дыхание.
Газообмен между организмом и окружающей средой называется дыханием. Дыхание как функция состоит из следующих процессов:
1) внешнего дыхания;
2) обмена газов между кровью и альвеолами;
3) переноса газов кровью;
4) обмена газов между кровью и тканями;
5) тканевого дыхания.
Внешнее дыхание обеспечивается дыхательным актом (циклом). Дыхательный цикл состоит из двух фаз: вдоха и выдоха.
Вдох немного короче выдоха, их соотношение - 1: 1,3. Вдох осуществляется при участии следующих мышц: основной — диафрагмы, вспомогательных — наружных межреберных мышц.
Выдох происходит пассивно при расслаблении мышц вдоха. Мышцы, способствующие выдоху, подключаются лишь при форсированном (усиленном) дыхании. К мышцам выдоха относятся мышцы брюшной стенки. Они увеличивают внутрибрюшное давление, что способствует движению купола диафрагмы вверх и уменьшению объема грудной клетки.
В процессе работы дыхательные мышцы преодолевают определенное сопротивление. 2/3 сопротивления приходятся на эластическое сопротивление (эластическую тягу) легких, которая создается в основном за счет поверхностно-активных веществ — сурфактантов, выстилающих альвеолы изнутри. Они помогают альвеолам сохранять сферическую форму, препятствуя перерастяжению на вдохе и спадению на выдохе.
1/3 сопротивления, преодолеваемого мышцами, приходится на неэластическое сопротивление воздушному потоку воздухопроводящих путей. Это сопротивление зависит от просвета воздухопроводящих путей - голосовой щели и бронхов. На выдохе – просвет сужается, что является причиной увеличения времени выдоха. Также изменяется и просвет бронхов.
Легочные объемы.
Объем воздуха, вдыхаемый за каждый цикл – называется дыхательным объемом (ДО).
В покое дыхательный объем невелик. При работе ДО может увеличиваться за счет резервного объема вдоха.
Резервный объем вдоха - это количество воздуха, которое можно вдохнуть дополнительно после спокойного вдоха.
Резервный объем выдоха - это количество воздуха, которое можно выдохнуть дополнительно после спокойного выдоха.
ДО, резервные объемы вдоха и выдоха составляют жизненную ёмкость легких.
Жизненная емкость легкость (ЖЕЛ) - это количество воздуха, которое можно выдохнуть при максимально возможном выдохе после максимально возможного вдоха. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста, размеров тела, тренированности и у спортсменов от спортивной специализации. У мужчин она больше, чем у женщин, и больше у спортсменов, тренирующихся на выносливость, т.е. занимающихся теми видами спорта, где энергообеспечение идет за счет аэробных источников. У взрослых молодых людей больше, чем у пожилых и детей. Средняя величина ЖЕЛ для юноши 20 лет ростом 175см составляет 4,5л; для девушки такого же возраста ростом 165см -3,2л.
Особенно велика ЖЕЛ у пловцов и гребцов (может достигать 9л), т.к. у этих спортсменов сильно развиты вспомогательные дыхательные мышцы (большие и малые грудные).
Легочный газообмен.
Легочный газообмен - это процесс перехода кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолы. Этот процесс обусловлен разным парциальным давлением этих газов.
Парциальное давление - это часть от общего давления газовой смеси, приходящаяся на конкретный газ.
Например: О2 в воздухе — 21%, атмосферное давление воздуха — 760 мм рт. Ст., значит, парциальное давление кислорода составляет 21% от 760 мм рт. ст., т.е. 159 мм рт. ст.
В альвеолярном воздухе содержание кислорода ниже, чем в атмосферном (14% против 21%), так как обновляется не весь воздух (существуют резервные объемы и остаточный объем). Углекислого газа (С02) в атмосферном воздухе - 0,03%, в альвеолярном — 5,5% (парциальное давление около 40 мм рт. ст.).
В венозной крови, притекающей к альвеолам, парциальное давление кислорода ниже, чем в альвеолах (40 мм рт. ст. против 102 мм рт. ст.), а углекислого газа выше (47 мм рт. ст. в крови против 40 мм в альвеолах). Благодаря этой разнице в давлениях происходит газообмен между альвеолами и капиллярами.
Транспорт О2 и CO 2 кровью.
Около 2% содержащегося в крови кислорода растворено в плазме и переносится в свободном виде. Остальной кислород переносится в виде оксигемоглобина эритроцитами. Оксигемоглобин — это соединение кислорода и гемоглобина эритроцитов.
Около 6% содержащегося в крови углекислого газа растворено в плазме, остальной вступает в различные химические связи: с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин; с водой, образуя слабую угольную кислоту (Н2СОз) и прочие.
Обмен газов в тканях.
Парциальное давление кислорода в тканях значительно меньше, чем в артериальной крови, поэтому кислород отщепляется от гемоглобина и переходит из крови в ткани.
Парциальное давление углекислого газа, наоборот, больше в тканях, чем в крови. В связи с этим он переходит из тканей в кровь.
Процесс перехода О2 из крови в ткани и С02 из тканей в кровь называется обменом газов в тканях.
При физической работе усиливается переход кислорода из крови в ткани. Этому способствуют:
1. Снижение содержания 02 в тканях, что происходит, например, в работающих мышцах.
2. Рост капиллярных сетей при систематических занятиях и раскрытие пустующих капилляров, что увеличивает площадь контакта крови с тканью и облегчает переход кислорода.
3.Увеличение рН тканей. При физической работе в мышцах накапливается молочная кислота и другие продукты обмена, увеличивающие кислотность. В кислой среде легче расщепляется оксигемоглобин.
4.Повышение температуры. В работающих мышцах усиливаются обменные процессы, что способствует повышению температуры. Это, в свою очередь, облегчает переход О2 в ткани.
Тканевое дыхание.
Поступивший в ткани кислород участвует в сложных химических реакциях, называемых тканевым дыханием. В результате окислительных реакций образуется необходимая тканям энергия и продукты обмена.
Регуляция дыхания.
Сокращение дыхательных мышц регулируется дыхательным центром, клетки которого расположены в стволе мозга (ретикулярная формация и продолговатый мозг). В дыхательном центре различают инспираторные нейроны (работают в фазе вдоха) и экспираторные (работают в фазе выдоха) и группу нейронов, работающих в переходный период.
Деятельность дыхательного центра обусловлена импульсами, исходящих из хеморецепторов и механорецепторов.
Хеморецепторы сигнализируют о газовом составе внутренней среды. Выделяют центральные рецепторы, расположенные в продолговатом мозге и периферические, лежащие в артериях.
Скопление хеморецепторов находится в области деления аорты. Они реагируют на снижение кислорода в крови (гипоксемию), увеличение СО2в крови (гиперкапнию) и увеличение рН крови (ацидоз).
Все это увеличивает активность дыхательного центра. Чем сильнее импульсы от хеморецепторов, тем активнее вдох, но так как при этом резче растягиваются легкие, те вдох быстрее сменяются выдохом. При этом увеличиваются глубина и частота дыхания. Избыток СО2 в крови является большим стимулом для дыхательного центра, чем недостаток 02.
Механорецепторы регулируют глубину вдоха и его длительность, участвуют в защитном рефлексе - кашле. Они расположены, главным образом, в гладкомышечном слое трахеи и бронхов и чувствительны к давлению. Они сигнализируют о растяжении дыхательных путей и легких.
Тема 6: Обмен веществ и энергии.
Обмен веществ заключается в усвоении питательных веществ, поступающих из окружающей среды, сложных превращениях их в организме и выделении в окружающую среду отработанных продуктов. Эти реакции обеспечивают постоянство состава организма, его рост и развитие. Усвоенные питательные вещества являются источником энергии для всех жизненных процессов.
Процесс расщепления (распада) сложных веществ называется диссимиляцией. А процессы построения тканей, синтеза – ассимиляцией. Эти процессы протекают в организме одновременно и неразрывно связаны друг с другом. В растущем организме процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляцией, во взрослом – находятся в относительном равновесии, в стареющем – преобладают процессы диссимиляции. Всякое усиление деятельности (например, занятия спортом) приводит к усилению процессов диссимиляции. Поэтому для поддержания равновесия в организме спортсменам необходимо усиленное питание.
Обмен белков.
Белки – сложные органические соединения (полимеры), построенные из аминокислот (мономеров), в состав которых входит азот (аминогруппа NH2). Белки различных видов живых организмов, разных индивидуумов одного вида и даже белки разных органов и тканей одного организма отличаются по составу аминокислот.
Белки, поступающие с пищей, расщепляются в ЖКТ до аминокислот, которые всасываются и разносятся с током крови по всему организму. В тканях из аминокислот синтезируются присущие им специфические белки.
Белки являются основным строительным материалом для организма. Они входят в состав мышечной ткани, хрящевой, костной, в состав плазмы крови, гемоглобина, антител, ферментов и гормонов. Кроме того белки являются источником энергии. При окислении 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии.
Конечными продуктами расщепления белков являются – аммиак, мочевая кислота и мочевина, которые удаляются через почки.
Белки - незаменимые пищевые вещества. Их источником являются продукты животного происхождения - мясо, рыба, сыр, яйца, молоко, творог, сыр, а также продукты растительного происхождения - фасоль, горох, соя, злаковые и др. Для синтеза белков присущих человеческому организму необходим определенный набор аминокислот. Белки, содержащие все необходимые организму аминокислоты, называются полноценными. Полноценными являются животные белки. Растительные белки не содержат всех необходимых аминокислот и являются неполноценными.
Потребность взрослого организма в белке составляет около 100 г в сутки. При физических нагрузках потребность увеличивается до120 – 170 г. Особенно важны белки для растущего организма.
У человека постоянно поддерживается относительное белковое равновесие, т.е. сколько расходуется белка, столько и должно поступить с пищей. О количестве расщепляющегося белка можно судить по количеству выводимого из организма азота, т.к. в других питательных веществах он практически не содержится. Поэтому о белковом равновесии можно судить по азотистому балансу, т.е. по соотношению введенного в организм с пищей азота и азота, выведенного из него. У взрослого здорового хорошо питающегося человека эти показатели равны. Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, а также для спортсменов, у которых интенсивно идут процессы синтеза мышечных белков. Преобладание азота выведенного над азотом, полученным с пищей, называется отрицательным азотистым балансом. Это состояние наблюдается при некоторых заболеваниях и голодании.
Обмен углеводов.
Углеводы – это группа веществ, построенных из трех химических элементов: углерода, водорода, кислорода. Особенно богата углеводами растительная пища: крупы, овощи, фрукты. Суточное потребление углеводов – 400 - 800 г. Из них примерно 35% приходится на долю моносахаридов (глюкозы, фруктозы) и дисахаридов (свекловичного сахара), 65% на долю полисахаридов, к которым относятся крахмал и гликоген.
Углеводы являются основным источником энергии. Они являются выгодным энергетическим материалом: для их окисления требуется меньше кислорода, т.к. его много в самих молекулах углеводов. При окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 г ккал энергии. Конечные продукты окисления углеводов – вода и углекислый газ. Углеводы также являются единственным источником энергии, который можно использовать в условиях недостатка кислорода, т.е. анаэробно. При анаэробном способе процесс расщепления глюкозы происходит не полностью, в результате образуется молочная кислота.
В ЖКТ при переваривании сложные углеводы расщепляются до глюкозы, которая всасывается и с током крови разносится по всему организму. Под влиянием инсулина, выделяющимся после приема пищи глюкоза усваивается тканями. Инсулин способствует образованию из глюкозы гликогена, который депонируется в печени и мышцах. При снижении концентрации глюкозы в крови – под влиянием адреналина гликоген расщепляется, и глюкоза выбрасывается в кровь.
Обмен липидов.
Липиды – большая группа жиров и жироподобных веществ различного химического строения. Общим свойством всех липидов является их нерастворимость в воде. Количество липидов в организме зависит от характера питания и образа жизни. В норме содержание жира – 10 -20% от массы тела.
Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жиров выделяется 9,3 ккал энергии. Помимо этого жиры являются необходимой частью протоплазмы, ядра и мембраны клетки. Холестерин, синтезируемый в организме из поступивших жиров, необходим для нормального функционирования нервной системы и синтеза гормонов. Жировые выделения сальных желез предохраняют кожу от пересыхания. Подкожно-жировая клетчатка предохраняет организм от переохлаждения и смягчает механические воздействия. Жировая клетчатка, окружающая органы, удерживает их в определенном положении. Клетчатка, окружающая сосуды и нервы, предохраняет их от травм. Жиры служат растворителем для некоторых витаминов.
Жиры поступают в организм с растительной и животной пищей. В ЖКТ они расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые всасываются главным образом в лимфатические сосуды.
Витамины.
Витамины – это вещества, которые не являются источником энергии и материалом для построения клеток, но без них невозможно нормальное протекание физиологических процессов в организме. Большинство витаминов входят в состав ферментов, участвующих в углеводном, жировом, белковом и других видах обмена. Каждый витамин выполняет в организме свою конкретную функцию.
Все витамины разделяются на две группы – водорастворимые и жирорастворимые.
К водорастворимым относятся: витамины группы В, витамин С, Р.
Витамин С (аскорбиновая кислота) – содержится во многих растительных продуктах: черной смородине, облепихе, цитрусовых, петрушке, сыром картофеле. Она необходима для всасывания железа, участвует в синтезе веществ, необходимых для построения хрящей, костей, зубов. Она активизирует синтез антител, способствует фагоцитозу. При недостатке витамина С развивается цинга.
Витамины В: витамин В1 (тиамин) содержатся хлебе грубого помола , он участвует в углеводном обмене - снижает уровень сахара в крови; витамины В2, В6, В12 содержатся в мясе, молоке, рыбе, яйцах. Витамин В2 (рибофлавин) входит в состав ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в синтезе белков, необходим для нормального функционирования ЦНС (при недостатке развивается депрессия, истерия). Витамин В6 (пиридоксин) участвует в регуляции белкового обмена - активизирует всасывание аминокислот в ЖКТ. Витамин В12 (цианокобаламин) активизирует процессы кроветворения, регенерации тканей, необходим для созревания эритроцитов. При его недостатке развивается В12 – дефицитная анемия.
К жирорастворимым относятся: Витамины А, D, Е.
Витамин А (ретинол) – содержится в сливочном масле, яичном желтке, печени, а его предшественник – каротин – в растительных продуктах: моркови, шпинате, луке, петрушке, абрикосах, персиках, черной смородине. Витамин А способствует улучшению трофики тканей, росту в детском возрасте, обеспечивает нормальное проведение нервного импульса через синапсы (депонирует медиаторы). Он необходим для нормального функционирования печени, регенерации слизистых оболочек ЖКТ, синтеза стероидных гормонов, предотвращает ороговение эпителия, для обеспечения иммунитета (профилактика инфекционных заболеваний).
Витамин D (эргокальциферол) – содержится в рыбьем жире, незначительно в желтке и сливочном масле, образуется в коже под действием УФ лучей. Он необходим для образования костей. При недостатке – рахит.
Витамин Е (токоферол) содержится в растительных маслах, молоке, яичном желтке, зеленых листьях салата. Витамин Е участвует в синтезе белка (коллагена в коже, сократительного белка в мышцах), стимулирует образование гемоглобина, необходим для репродуктивной функции ( токоферол от др.-греч. τόκος — «деторождение», и φέρειν — «приносить»), обладает антиоксидантным действием.
Обмен энергии.
Обмен веществ и энергии – единый процесс. Каждое органическое соединение, входящее в состав организма, обладает определенной потенциальной энергией, за счет которой может совершаться работа. Наибольшую роль как источник энергии играет АТФ, но ее запасы невелики и должны постоянно пополняться. Это происходит при использовании углеводов, жиров и белков.
Запас энергии, содержащийся в органических веществах, используемых организмом, измеряется в калориях. Калория – это количество энергии, необходимое для нагревания 1 г воды на 1оС. Килокалория равна 1000 кал.
Даже в условиях полного покоя человек расходует определенное количество энергии на синтез различных веществ, на поддержание гомеостаза и работу сердца, легких и других органов. Количество энергии, которое организм тратит при полном мышечном покое, через 12 – 16 часов после приема пищи и при температуре воздуха 18 -20 оС – называется основным обменом. У взрослого здорового человека он равен в среднем 1 ккал на 1 кг веса в течение 1 часа. Суточный обмен у человека весом 70 кг около 1700 ккал.
При мышечной деятельности расход энергии увеличивается пропорционально мощности работы. Чем больше мощность, тем больше энергозатраты. Суммарный расход энергии зависит также от времени работы.
На внешнюю механическую работу тратится не вся образующаяся в организме энергия. Большая часть ее превращается в тепло. Количество энергии, которое идет на выполнение работы, называется коэффициентом полезного действия (КПД). У человека КПД составляет 20-25%. Спортсмены при выполнении привычной для них работы имеют больший КПД, чем люди, не занимающиеся спортом.
Тепловой обмен.
Человеческий организм является теплокровным, т.е. температура его тела поддерживается постоянно на уровне 36 – 37оС и не зависит от температуры окружающей среды. Температура тела ниже 24оС и выше 43оС для человека смертельна.
Температура тела оказывает значительное влияние на протекание жизненных процессов в организме. Нагревание увеличивает, а охлаждение замедляет ход биохимических реакций. Поэтому температура тела организма влияет на активность его клеток. Это связано с работой ферментов, участвующих в биохимических реакциях, которые активны лишь при температуре 35-40о.
В разных органах различная температура. Она зависит от интенсивности обменных процессов. Самая высокая температура в печени (38-38,5о), самая низкая на коже конечностей (25-30о). Обмен тепла между разными органами осуществляется кровью.
Постоянство температуры поддерживается в организме за счет двух разнонаправленных процессов: теплообразования и теплоотдачи.
У человека существует два способа терморегуляции химический и физический. Химическая терморегуляция заключается в образовании дополнительного тепла, основной источник которого окислительные процессы. Наибольшая их интенсивность наблюдается в мышцах во время работы. В условиях температурного комфорта (при t воздуха около 20о) теплообразование для поддержания температуры тела в пределах 37о не нужно. Для этого достаточно тепла, образуемого при обмене веществ в состоянии покоя. При низкой температуре воздуха для поддержания температуры тела необходимо дополнительное теплообразование. С этим связано возникновение непроизвольной мышечной дрожи. Наибольшее количество тепла образуется при движении.
Физическая терморегуляция осуществляется изменением теплопроводности покровных тканей организма, за счет чего может увеличиваться или уменьшаться теплоотдача.
Теплоотдача может осуществляться теплопроведением, излучением и испарением.
Отдача тепла проведением заключается в прямом нагревании воздуха или предметов, соприкасающихся с поверхностью кожи. Теплопроведение возможно лишь, когда внешняя температура ниже температуры тела. При перегревании организма происходит перераспределение крови: кровь с излишками тепла оттекает от внутренних органов к коже, повышая ее температуру. При этом увеличивается отдача тепла в окружающую среду. Увеличению теплоотдачи за счет проведения способствует конвекция – смена нагретых частей воздуха холодными. Она усиливается при ветре. Проведение тепла зависит также от теплопроводности внешней среды. Теплопроводность воды в 28 раз больше, чем воздуха, поэтому охлаждение в ней происходит гораздо быстрее.
Теплопроводность кожи уменьшается при спазме ее сосудов, что ведет к перераспределению крови в пользу внутренних органов. Это способствует уменьшению теплоотдачи и сохранению температуры ядра тела.
Излучение тепла связано со свойством материи отдавать тепло в виде лучистой энергии. В состоянии покоя человек основную массу тепла отдает излучением. Также как и теплопроведение излучение усиливается при расширении кожных сосудов и уменьшается при сужении.
Третий путь теплоотдачи – испарение. Каждый грамм испаренной жидкости уносит с собой 0,58 ккал. В условиях температурного комфорта около 25% тепла теряются в виде испарения. При повышении температуры окружающей среды, усиленном теплообразовании при мышечной работе растет потоотделение, увеличивая теплоотдачу за счет испарения.
Тема 7: Пищеварение.
Пищеварение – это процесс физической и химической обработки пищи. Физическая состоит в ее измельчении и перемешивании, химическая – в расщеплении пищевых веществ с помощью ферментов, содержащихся в пищеварительных соках, в результате чего они расщепляются на более простые, которые могут всасываться в кровь.
Пищеварение в ротовой полости.
В полости рта пища пережевывается и смачивается слюной. Слюна содержит ферменты – амилазу и мальтазу, которые расщепляют сложные углеводы, полисахариды, до более простых – дисахаридов. В слюне также содержится вещество белковой природы – муцин, который делает пищевой комок скользким, что облегчает глотание.
Выделение слюны начинается еще до попадания пищи в полость рта от ее вида и запаха по условно-рефлекторному механизму. При попадании пищи в рот начинается следующая фаза – безусловно-рефлекторная.
Количество и состав слюны зависит от характера пищи. Глотание происходит рефлекторно.
Пищеварение в желудке.
В желудке пища находится от 4 до 8 часов в зависимости от количества, состава пищи и деятельности желудка.
В желудке происходит механическая обработка пищи, состоящая в перемешивании, перетирании и разминании пищи, благодаря сокращениям гладкой мускулатуры стенок желудка.
Химическая обработка пищи осуществляется желудочным соком. Желудочный сок содержит ферменты, расщепляющие белок – пепсины и фермент, расщепляющий жир – липазу. Пепсины выделяются железами желудка в неактивном состоянии и активизируются соляной кислотой, содержащейся в соке. Пепсины расщепляют белки до промежуточной стадии. Окончательное их расщепление до аминокислот происходит в кишечнике. Соляная кислота помимо активизации пепсинов способствует набуханию белка и створаживанию молока, что облегчает их переваривание, а также задерживает развитие гнилостных процессов в желудке.
Желудочный сок также выделяется по условно- и безусловно-рефлекторному механизмам. Работа желудка регулируется вегетативной нервной системой. Парасимпатические влияние усиливают его деятельность, увеличивают сокоотделение. Симпатические, наоборот, тормозят секрецию.
Выделение желудочного сока зависит от количества и состава пищи.
Пищеварение в кишечнике.
Из желудка пищевые массы поступают в двенадцатиперстную кишку. Здесь они подвергаются воздействию кишечного сока, сока поджелудочной железы и желчи.
Сок поджелудочной железы содержит ферменты, окончательно расщепляющие белки до аминокислот, углеводы до моносахаридов (глюкозы, фруктозы), жиры до жирных кислот и прочих веществ, легко всасываемых в кровь.
Желчь непрерывно выделяется печенью и скапливается в желчном пузыре, откуда поступает в кишечник после приема пищи. Желчь активирует ферменты поджелудочного и кишечного соков, а также эмульгирует жиры (эмульсия – жидкость, в которой взвешены капельки жира), что облегчает из расщепление и всасывание.
Из двенадцатиперстной кишки пищевые массы, называемые химусом, поступают в нижележащие отделы, где продолжается их переваривание.
В толстом кишечнике переваривается в основном растительная клетчатка, поступающая с овощами и фруктами. В этом отделе находятся бактерии, которые вызывают сбраживание углеводов и гниение белков, что способствует высвобождению веществ, содержащихся в растительных клетках и их всасыванию. В результате гниения белков образуются вредные для организма вещества. Они всасываются и по воротной вене поступают в печень, где обезвреживаются.
В толстом кишечнике из пищевых остатков всасывается вода, и формируются каловые массы.
Для переваривания пищи большое значение имеют движения кишечника, которые способствуют перемешиванию пищи и перемещению ее вдоль кишечника. Движения происходят благодаря сокращению гладкой мускулатуры стенок кишечника. Различают маятникообразные и перистальтические движения.
Маятникообразные состоят в том, что на коротком участке кишка то укорачивается, то удлиняется благодаря поочередным сокращениям круговых и продольных мышечных волокон, в результате чего пища перемещается то в одном, то в другом направлении.
Перистальтические обеспечивают передвижение пищи вдоль кишечника от начального отдела к конечному.
Всасывание.
Всасывние состоит в том, что вода и питательные вещества переходят через стенки кишечника и капилляров в кровь и лимфу. Некоторые вещества могут всасываться в желудке, но в основном это происходит в тонком кишечнике. Его эпителий покрыт ворсинками, благодаря которым значительно увеличивается площадь всасывания. Внутри ворсинки имеют разветвленную сеть кровеносных и лимфатических капилляров.
Эпителий выполняет также секреторную функцию, обеспечивая избирательное всасывание, например, глюкоза всасывается гораздо лучше, чем фруктоза.
Раздел 2.
Физиологические основы занятий физической культурой и спортом.
Тема 1: Особенности работы сердечно – сосудистой системы при занятиях спортом.
Функциональные пробы.
Для того чтобы оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, особенно при отклонениях в ее работе, не проявляющихся в состоянии покоя, выявить степень тренированности - применяют функциональные пробы со стандартной нагрузкой. Наиболее простой пробой, которую можно использовать даже при обследованиях детей дошкольного возраста является проба Мартине - 20 приседаний за 30 секунд. При этом стандартными являются и объем нагрузки (20 приседаний) и интенсивность (за 30 секунд).
В зависимости от функционального состояния ССС реакция ее на нагрузку может быть различной.
Нормотоническая реакция - наиболее благоприятная реакция ССС на нагрузку. Она проявляется увеличением систолического давления (на 15-30 % от исходного уровня при пробе Мартине), снижением диастолического (на 10-30%) и ростом пульсового, что свидетельствует об увеличении сердечного выброса. Наиболее важной характеристикой нормотонической реакции является параллельное нарастание частоты пульса и пульсового давления (они должны увеличиваться до 60-80 % от исходного уровня при пробе Мартине). Процент увеличения пульсового давления не должен значительно отставать от процента учащения пульса.
Гипотоническая реакция — заключается в значительном увеличении ЧСС (на 120-150 % от исходного уровня при пробе Мартине) при незначительном увеличении систолического давления и неизменном диастолическом. Пульсовое давление при этом также почти не изменяется.
Такая реакция считается неблагоприятной. Она свидетельствует о том, что усиление функции ССС, необходимое при физической нагрузке обеспечивается не одновременным увеличением систолического объема и пульса, что является более экономичным, а увеличением лишь ЧСС.
Гипотоническая реакция может наблюдаться при функциональной неполноценности ССС, а также у спортсменов при переутомлении и после перенесенных заболеваний.
Гипертоническая реакция - также является неблагоприятной. Она может проявляться значительным увеличением систолического давления (иногда свыше 200 мм ртутного столба при пробе Мартине), ЧСС и незначительным увеличением диастолического давления; либо значительным увеличением диастолического давления (свыше 90 мм ртутного столба) при незначительном увеличении систолического. Для гипертонической реакции характерно увеличение периферического сопротивления сосудов. Такая реакция возможна у лиц с гипертонической болезнью либо с предрасположенностью к ней, а также у спортсменов в состоянии переутомления.
Реакция со ступенчатым подъемом систолического артериального давления проявляется выраженным учащением пульса. При этом САД, измеренное на 2-3 минуте восстановительного периода выше, чем измеренное непосредственно после нагрузки.
Такая реакция характерна для организма с ослабленной функциональной способностью сердечно-сосудистой системы и обычно наблюдается после скоростных нагрузок. Эта реакция свидетельствует о том, что ССС не способна адекватно реагировать на нагрузку и достаточно быстро наращивать свою производительность в соответствии с возрастающими потребностями организма.
Ступенчатая реакция также может отмечаться у спортсменов при переутомлении и сопровождаться жалобами на быструю утомляемость, боли в ногах после нагрузки и т.д. Такая реакция может быть временным явлением и исчезать при изменении режима тренировки.
Дистоническая реакция — характеризуется значительным увеличением пульса и САД (иногда свыше 200 мм ртутного столба), при этом ДАД, определяемое слуховым методом доходит до 0, т.е. тоны на плечевой артерии четко выслушиваются, даже когда уровень давления достигает нулевой отметки. Это явление называется - феноменом бесконечного тона.
Феномен бесконечного тона может наблюдаться при утомлении, после перенесенных инфекционных заболеваний. В норме может встречаться у подростков и юношей, а также у здоровых спортсменов после очень тяжелой мышечной работы.
Решать вопрос о том физиологическая ли это реакция или патологическая необходимо индивидуально. Если феномен бесконечного тона держится после обычной функциональной пробы не более 2-х минут - его можно считать физиологическим.
Важное значение для оценки функционального состояния ССС имеет анализ восстановительного периода. Длительность восстановительного периода зависит от интенсивности нагрузки и от функционального состояния ССС.
После пробы Мартине ЧСС должна восстанавливаться в течение 2-х мин, артериальное давление — 3-х минут. Чем быстрее идет восстановление, тем выше уровень функционального состояния ССС.
Помимо пробы Мартине можно использовать более сложные функциональные пробы, такие как проба Летунова, Гарвардский степ-тест, тест PWC170.
Проба Летунова проводится в 3 этапа:
1 - 20 приседаний за 30 секунд;
2 - бег на месте в максимальном темпе 15 секунд;
3 - бег на месте 2 минуты под ритм, задаваемый метрономом с частотой 180 уд в минуту.
При этом после каждого этапа производится измерение артериального давления. Первый этап дает представление о реакции ССС на нагрузку вообще, второй - о ее способности адаптироваться к скоростной нагрузке и третий характеризует выносливость ССС.
Гарвардский степ-тест - заключается в восхождении на ступеньку стандартной величины в определенном темпе определенное время.
Для мужчин: высота ступени - 50 см, время 5 минут, темп - 30 восхождений и спусков в минуту.
Для женщин: соответственно - 45 см, 4 минуты при том же темпе. После пробы трижды в восстановительном периоде определяется ЧСС за 30 секунд:
1 - с 60 до 90 секунды;
2 - со 120 до 150 секунды;
3 - со 180 до 210 секунды.
Результаты подсчетов подставляются в формулу, по которой подсчитывается индекс Гарвардского степ - теста (ИГСТ).
ИГСТ= t х 100 .
(f1 + f2 + f3) х 2
где f1 - ЧСС за период с 60 до 90сек,
f2 - со 120-до 150 сек,
f3 - со 180-до 210 сек,
t - время выполнения теста в секундах.
Физическая работоспособность считается отличной, если ИГСГ больше 90; хорошей -80-89; средней - 65-79; ниже средней - 55-64; низкая - если ИГСТ ниже 55.
Тест PWC -170 - наиболее сложный. Его можно проводить с использованием велоэргометра, позволяющего точно дозировать нагрузку.
Принцип теста основан на том, что существует зависимость между ЧСС и мощностью выполняемой работы. Это позволяет предсказать, оценив ЧСС при выполнении обследуемым работы небольшой мощности, какой будет ЧСС при выполнении им работы любой мощности большей по интенсивности.
Поскольку установлено, что ЧСС, равная 170 уд/мин соответствует оптимальному по производительности режиму работы ССС, подсчитывают мощность работы, соответствующей данному пульсовому режиму с помощью формулы:
PWC170 =W2 + (W2 – W1) х 170 – f1 ,
f2 – f1
где W1 и W2 - мощность первой и второй контрольных нагрузок, измеряемая в кгм/мин; f1 и f2 - ЧСС после первой и второй нагрузок.
Средняя величина PWC170 для спортсменов – мужчин - 1520 кг м /мин,
для женщин - 780 кгм /мин.
Существуют различные стандарты для разных спортивных специализаций.
Тема 2: Энергетические источники мышечной работы.
Аэробная и анаэробная производительность.
Энергетические источники мышечной работы.
Для того чтобы мышцы человека могли совершать работу, им нужна энергия. Ее источником является содержащаяся в мышечной ткани АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
В результате отщепления от АТФ остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозиндифосфорная кислота) и выделяется энергия.
Запасы АТФ весьма ограничены, поэтому для выполнения работы в мышцах идут постоянные процессы восстановления (ресинтеза) АТФ. Ресинтез АТФ заключатся в присоединении к АДФ молекулы фосфорной кислоты. Эта химическая реакция требует энергии. (Если распад химического вещества идет с выделением энергии, то его восстановление — с поглощением энергии).
В организме имеются вещества, при расщеплении которых образуется необходимая для восстановления АТФ энергия (углеводы, жиры, белки).
Ресинтез АТФ может идти двумя путями:
1) Анаэробным (за счет расщепления богатых энергией веществ без участия кислорода.
2) Аэробным (с участием кислорода).
Анаэробный ресинтез преобладает в работе, длящейся менее трех минут, а также в начальном периоде работы любой длительности, т.к. организм способен обеспечить достаточное поступление кислорода (достичь своего уровня максимального потребления кислорода) только к третьей минуте.
Ресинтез АТФ анаэробным путем происходит в первую очередь за счет КрФ (креатинфосфорной кислоты), которая, реагируя с АДФ, отдает ей остаток фосфорной кислоты, обеспечивая восстановление АТФ. Количество КрФ также ограничено. Запасов АТФ и КрФ в мышцах хватает лишь на 10 - 15 секунд работы. Гораздо больше в организме запасов углеводов в виде глюкозы, содержащейся в крови и гликогена в печени и мышцах.
До 3-ей минуты от начала работы преобладает анаэробное расщепление глюкозы. Анаэробное расщепление глюкозы называется гликолизом. Результатом гликолиза является образование 2-х молекул АТФ и молочной кислоты. При этом АТФ образуется в 2-3 раза быстрее, чем при аэробном ресинтезе, что особенно важно для спринтеров.
Аэробный ресинтез АТФ происходит за счет окислительного фосфорилирования глюкозы. В результате образуется 36 молекул АТФ, что в 18 раз больше чем при анаэробном расщеплении глюкозы. Значит аэробный ресинтез АТФ энергетически выгоднее, чем анаэробный. Другим преимуществом окислительного фосфорилирования является отсутствие молочной кислоты, т.к. помимо АТФ в ходе цепи реакций образуются лишь вода и углекислый газ. После 40 минут работы ресинтез АТФ обеспечивается за счет окисления жиров.
Аэробная производительность.
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 незанимающихся 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 сердечно-сосудистую системы; 2) системы, утилизирующей кислород (обеспечивающей усвоение кислорода тканями).
Кислородный запрос.
Для выполнения любой работы, а также для нейтрализации продуктов обмена и восстановления энергетических запасов необходим кислород. Количество кислорода, которое требуется для выполнения определенной работы — называется кислородным запросом.
Различают суммарный и минутный кислородный запрос.
Суммарный кислородный запрос — это количество кислорода, необходимое для совершения всей работы (например, для того, чтобы пробежать всю дистанцию).
Минутный кислородный запрос — это количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую конкретную минуту.
Минутный кислородный запрос зависит от мощности выполняемой работы. Чем выше мощность, тем больше минутный запрос. Наибольшей величины он достигает на коротких дистанциях. Например, при беге на 800 м он составляет 12-15 л/мин, а при марафонском — 3-4 л/мин.
Суммарный запрос тем больше, чем больше время работы. При беге на 800 м он составляет 25-30 л, а при марафонском — 450-500 л.
Однако МПК даже спортсменов международного класса не превышает 6-6,5 л/мин и может быть достигнуто только к третьей минуте. Как организм в таких условиях обеспечивает выполнение работы, например, с минутными кислородным запросом в 40 л/мин (бег на 100 м)? В таких случаях работа идет в безкислородных условиях и обеспечивается за счет анаэробных источников.
Анаэробная производительность.
Анаэробная производительность - это способность организма выполнять работу в условиях недостатка кислорода, обеспечивая энергетические расходы за счет анаэробных источников.
Работа обеспечивается непосредственно запасами АТФ в мышцах, а также за счет анаэробного ресинтеза АТФ с использованием КрФ и анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза).
Для восстановления запасов АТФ и КрФ, а также для нейтрализации молочной кислоты, образовавшейся в результате гликолиза необходим кислород. Но эти окислительные процессы могут идти уже после окончания работы. Для выполнения любой работы требуется кислород, только на коротких дистанциях организм работает в долг, откладывая окислительные процессы на восстановительный период.
Количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется - кислородным долгом.
Кислородный долг можно также определить как разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, которое организм потребляет во время работы.
Чем выше минутный кислородный запрос и меньше время работы, тем больше кислородный долг в процентном отношении к суммарному запросу. Наибольший кислородный долг будет на дистанциях 60 и 100 м, где минутный запрос составляет около 40 л/мин, а время работы исчисляется секундами. Кислородный долг на этих дистанциях будет около 98% от запроса.
На средних дистанциях (800 – 3000м) увеличивается время работы, снижается ее мощность, а значит. возрастает потребление кислорода во время выполнения работы. В результате кислородный долг в процентном отношении к запросу уменьшается до 70 – 85%, но в связи со значительным увеличением суммарного кислородного запроса на этих дистанциях его абсолютная величина, измеряемая в литрах увеличивается.
Показателем анаэробной производительности является — максимальный
кислородный долг.
Максимальный кислородный долг—это максимально возможное накопление продуктов анаэробного обмена, требующих окисления, при котором организм еще способен выполнять работу. Чем выше тренированность, тем больше максимальный кислородный долг. Так, например, у людей, не занимающихся спортом, максимальный кислородный долг составляет, 4-5 л, а у спортсменов-спринтеров высокого класса может достигать 10-20 л.
В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную.
Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.
Лактатная фракция (лактаты — соли молочной кислоты) — большая часть кислородного долга. Она идет на ликвидацию молочной кислоты, накопившейся в мышцах. При окислении молочной кислоты образуются безвредные для организма вода и углекислый газ.
Алактатная фракция преобладает в физических упражнениях, длящихся не более 10с, когда работа идет в основном за счет запасов АТФ и КрФ в мышцах. Лактатная преобладает при анаэробной работе большей длительности, когда интенсивно идут процессы анаэробного расщепления глюкозы (гликолиз) с образованием большого количества молочной кислоты.
Когда спортсмен работает в условиях кислородного долга, в организме накапливается большое количество продуктов обмена (прежде всего молочной кислоты) и происходит сдвиг рН в кислую сторону. Чтобы спортсмен мог выполнять работу значительной мощности в таких условиях его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и сдвиге рН. Это достигается тренировками на анаэробную выносливость (короткие скоростные упражнения с большой мощностью).
Уровень анаэробной производительности важен для спортсменов, работа
которых длится не более 7-8 минут. Чем больше время работы, тем меньше влияния на спортивный результат оказывают анаэробные возможности
Порог анаэробного обмена.
При работе длящейся более 5-ти минут, может наступить момент, когда организм не в состоянии обеспечить свои потребности в кислороде. Поддержание достигнутой мощности работы или дальнейшее её увеличение обеспечивается за счет анаэробных источников энергии.
Появление в организме первых признаков анаэробного ресинтеза АТФ при работе длящейся более 5 минут - называется порогом анаэробного обмена (ПАНО). Перейти порог анаэробного обмена можно в двух случаях:
1) наращивание мощности работы (увеличение скорости или подъем в высоту), которое сопровождается ростом минутного кислородного запроса. При этом запрос начинает превышать возможности организма по обеспечению кислородом и организм вынужден прибегнуть к анаэробным источникам энергии.
2) поддержание прежней мощности работы, если потребление кислорода находится на уровне близком к МПК. Такой высокий уровень потребления кислорода организм не может поддерживать длительно. Через некоторое время развивается утомление в органах, обеспечивающих захват и доставку кислорода (дыхательная и сердечно-сосудистая система) и их производительность снижается. Потребление кислорода при этом падает, оно становится ниже запроса и организм для поддержания прежней мощности работы прибегает к анаэробным источникам энергии.
Однако, анаэробные источники энергии включаются в ресинтез АТФ гораздо раньше, чем организм исчерпает свои возможности по обеспечению кислородом (т.е. раньше, чем достигнет своего МПК). Это является своеобразным «страховочным механизмом». Причем, чем менее тренированным является организм, тем раньше он начинает «страховаться».
ПAHO считается в процентах от МПК. У нетренированных людей первые признаки анаэробного ресинтеза АТФ (ПАНО) могут наблюдаться уже при достижении лишь 40% от уровня максимального потребления кислорода. У спортсменов в зависимости от квалификации ПАНО равен 50-80 % от МПК. Чем выше ПАНО, тем больше возможностей у организма выполнять тяжелую работу за счет аэробных источников, более выгодных энергетически. Поэтому у спортсмена, имеющего высокий ПАНО (65% от МПК и выше), при прочих равных условиях будет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.
Тема 3: Физиологическая характеристика физических упражнений.
Физиологическая классификация движений
(по Фарфелю B . C .).
I.Стереотипные (стандартные) движения.
1. Движения количественного значения.
Циклические .
Зоны мощности работы: Виды локомоций:
• максимальная - движения, выполняемые ногами;
• субмаксимальная - движения, выполняемые при
• большая помощи рук.
• умеренная.
| Скоростно-силовые: - прыжки; - метания. |
| Ациклические. Силовые: - поднятие штанги. |
| Прицельные: - стрельба; - бросок мяча. |
Циклические движения.
В циклических движениях относительно постоянны средняя мощность нагрузки и скорость перемещения на дистанции. Исключение составляют лишь очень короткие дистанции, где значителен период разбега.
Все циклические движения характеризуются определенной мощностью. Мощность - это количество работы в единицу времени. Она зависит от силы
мышечных сокращений, их частоты и амплитуды движений. Например, мощность pa6oты при беге будет зависеть от силы отталкивания, длины шагов, их частоты, передвижения в гору или под гору.
Мощность напрямую связана со скоростью движения. Чем выше скорость, тем больше мощность и наоборот.
От мощности работы зависит время, в течение которого она может выполняться. Чем выше мощность, тем короче время работы.
Для всех циклических движений характерно наличие четырех зон мощности.
I. Зона работы максимальной мощности.
Для этой зоны характерна максимально возможная частота движений. Работа с максимальной мощностью может выполняться не более 20 секунд. К этому виду работы относятся: бег на 100 метров, в велосипедном спорте - гиты на 200 и 500 метров и т.д.
Основная характеристика работы максимальной мощности - это то, что она протекает в анаэробных условиях (анаэробный компонент энергообеспечения составляет 90 - 100%). Мощность работы настолько велика, а время работы коротко, что организм не в состоянии обеспечить энергозапросы за счет аэробных процессов. Минутный кислородный запрос в беге на 100 метров достигает 40 литров, в то время как МПК даже спортсменов высокого класса не превышает 5-6 литров в минуту и может быть достигнуто только к третьей минуте. Поэтому во время работы кислородный запрос обеспечивается лишь незначительно, и образуется кислородный долг, который составляет 95-98% от запроса (7,5 – 11,7л).
Основными источниками энергии являются АТФ и КрФ, находящиеся в мышцах, поэтому в кислородном долге преобладает алактатная фракция.
В работе максимальной мощности высокая частота движений сочетается с большой силой сокращений мышц и с высокой их возбудимостью.
ЧСС начинает увеличиваться еще перед стартом (до 140-150 ударов), продолжает расти во время работы и достигает наибольшей величины сразу после финиша, составляя 80-90% от максимально возможного уровня - 170-180 ударов в минуту.
На протяжении всей работы в зоне максимальной мощности спортсмен успевает сделать лишь несколько вдохов и выдохов. Поэтому частота, глубина и минутный объем дыхания (МОД) практически не увеличиваются. Они возрастают
после работы, обеспечивая компенсацию кислородного долга.
Суммарный кислородный запрос в этой зоне, в отличие от минутного, невелик - всего 8-12 литров.
Ведущими физиологическими системами, определяющими спортивный результат при работе максимальной мощности, являются - нервная система, нервно-мышечный аппарат (скоростно-силовые качества) и системы, обеспечивающие анаэробные возможности организма.
Быстрое утомление при работе в этой зоне объясняется исчерпанием возможностей клеток ЦНС, посылающих с максимальной частотой импульсы к мышцам, а также исчерпанием запасов АТФ и КрФ в мышцах.
II. Зона работы субмаксимальной мощности.
Для работы субмаксимальной мощности характерна высокая частота движений, но меньшая, чем при работе максимальной мощности.
Работа проходит в субмаксимальной зоне мощности в упражнениях, длящихся от 20 секунд до 3-4 минут. К этой группе относятся: бег на 400, 800 и 1500 метров; конькобежный спорт, плавание, гребля, велосипедный спорт с временем работы до 4 минут.
Эта работа идет преимущественно за счет анаэробных источников энергии, но в этой зоне уже идут и аэробные процессы. Чем больше время работы (ближе к 3 минутам), тем большее значение имеют аэробные источники.
Работу в зоне субмаксимальной мощности можно разделить на две подгруппы:
1) работа, длящаяся до 50 секунд;
2) работа, длящаяся более 50 секунд (до 4 минут).
Работа до 50 секунд ведется преимущественно, как и в зоне максимальной мощности, за счет анаэробных источников, только в данном случае преобладает значение анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза), а в зоне максимальной мощности - АТФ и КрФ. В кислородном долге преобладает лактатная фракция, но алактатная еще составляет значительную часть.
При работе, длящейся более 50 секунд (до 4 минут) лишь 15-20% энергии обеспечивается за счет АТФ и КрФ, 55% - за счет гликолиза и 25% - за счет аэробного
расщепления глюкозы, поэтому кислородный долг в основном составляет лактатная фракция.
В сравнении с зоной максимальной мощности в зоне субмаксимальной мощности суммарный кислородный запрос выше и составляет, в зависимости от времени работы, 20 -50л, а минутный – ниже (до 35л); кислородный долг в процентном отношении к запросу - меньше (75 - 85%), а в литрах – больше (до 35л).
Для этой зоны характерно резкое усиление кровообращения и дыхания (особенно при работе, длящейся более 50 секунд). При этом увеличиваются до предельных показателей ЧСС (200 - 220 уд/мин), ЧДД, систолический объем и минутный объем крови (до 35 - 40 литров).
Вследствие того, что в этой зоне интенсивно идут процессы гликолиза, образуется огромное количество молочной кислоты, что вызывает сдвиг рН крови и тканей в кислую сторону. Организм к концу работы находится практически в состоянии «отравления» молочной кислотой (содержание в крови 20 - 25 ммоль/л). При этом наблюдаются другие биохимические изменения: высокая концентрация в крови гормона роста, катехоламинов, увеличение содержания глюкозы. Таким образом, зона субмаксимальной мощности - является зоной максимальных физиологических сдвигов.
Спортивный результат при работе в этой зоне определяется возможностями нервно-мышечного аппарата, а также как мощностью гликолитической (анаэробной) энергетической системы, так и мощностью окислительной (аэробной) системы. Большое значение также имеет деятельность сердечно- сосудистой и дыхательной систем.
III . Зона работы большой мощности.
Работа в зоне большой мощности характерна для упражнений, длящихся от 3 до 20 -30 минут (бег от 3000 до 10000 метров).
Суммарный кислородный запрос в этой зоне выше, чем в субмаксимальной (на 10 км - около 130 л), а минутный ниже (5 -6 л).
Через несколько минут после старта потребление кислорода близко к МПК, но, несмотря на это, кислородный запрос все же превышает потребление, поэтому образуется кислородный долг. Кроме того, поддерживать потребление кислорода на уровне близком к МПК (он составляет около 80% от МПК) долго невозможно. Через некоторое время от начала работы потребление кислорода падает, что еще боле увеличивается кислородный долг. В итоге он составляет 20 - 30% от запроса. Лактатная фракция в долге преобладает над алактатной, т.к. за счет гликолиза обеспечивается 15 - 20% энергетических потребностей, а за счет АТФ и КрФ в мышцах только 5 - 10%.
Остальные энергетические потребности (около 80%) покрываются за счет окислительного фосфорилирования глюкозы.
Минутный объем крови в этой зоне составляет 25 - 35 литров, систолический -120 - 160 мл; минутный объем дыхания (МОД) - 130 - 160 л/мин. К З-4 минуте от начала работы ЧСС увеличивается до 180.
Ведущими физиологическими системами при работе в зоне большой мощности являются: сердечно - сосудистая и дыхательная системы, которые функционируют на пределе возможностей. Большую роль играют выделительные процессы в связи с необходимостью выведения молочной кислоты через пот и в связи с необходимостью увеличения теплоотдачи, т.к. температура тела увеличивается при таком режиме работы на 1-2 градуса по Цельсию.
Деятельность этих систем, а также аэробные возможности организма и запасы гликогена определяют работоспособность и спортивный результат при работе в этой зоне.
IV. Зона работы умеренной мощности.
Длительность работы в этой зоне может составлять несколько часов. В группу упражнений с умеренной мощностью входят: бег на 30 км и более (включая марафонский), лыжные гонки от 20 до 50 км, спортивная ходьба с дистанцией свыше 20 км.
Для упражнений в зоне умеренной мощности характерно наличие устойчивого состояния, т.е. равенства величин кислородного запроса и потребления. Наличие устойчивого состояния свидетельствует о том, что энергетические потребности организма практически полностью удовлетворяются за счет аэробных источников. Только в начале работы кислородный запрос превышает потребление.
Часть потребляемого кислорода идет на окислительный ресинтез АТФ, другая часть на непосредственное окисление углеводов и жиров.
В этой зоне возрастает роль жиров как источника энергии, а роль углеводов уменьшается.
Суммарный кислородный запрос составляет до 500 литров.
Потребление кислорода находится на уровне ниже 70% от МПК.
Кислородный долг и накопление молочной кислоты практически отсутствуют. Кислотность крови в норме.
ЧСС при работе в зоне умеренной мощности составляет 140 - 160 уд/мин. Температура тела может достигать 39-40 градусов по Цельсию.
К концу работы в этой зоне (особенно в условиях марафонского бега) наступает истощение запасов гликогена, что ведет к снижению уровня глюкозы в крови до 50 мг% (в норме уровень глюкозы 80 -110 мг%). Это может привести к нарушению работы головного мозга и, как следствие, к обмороку.
Для этой зоны характерно значительное потоотделение (теряется до 1 кг от массы тела в час), что ведет к увеличению вязкости крови, увеличению осмотического давления крови и потере солей. Для нейтрализации вышеперечисленных негативных последствий длительной работы рекомендуется прием растворов глюкозы на дистанции, обильное питье малыми порциями (по 150 - 250 мл) и солевые растворы после работы.
Работа переменной мощности.
Работа переменной мощности наблюдается в кроссах, велогонках и лыжных гонках с перепадом высот на дистанции.
Переменная мощность чаще встречается при работе длительностью более 30 минут.
Если перемена мощности связана с особенностями рельефа, то при преодолении подъемов увеличивается частота движений и сила сокращений мышц, т.е. возрастает мощность работы. При этом увеличивается ЧСС, возрастает систолическое артериальное давление, увеличивается частота дыхания (у велосипедистов может достигать 60 - 70 раз в минуту).
В связи со значительным увеличением ЧСС (до 200 - 210 ударов), укорачивается диастола, во время которой сердце наполняется кровью. Это ведет к снижению величины систолического объема.
Несмотря на то, что потребление кислорода у спортсменов высокого класса может достигать 90% от МПК, этого недостаточно для того, чтобы обеспечить возрастающую мощность работы. Спортсмен достигает ПАНО, возрастает значение анаэробных источников энергии, что ведет к росту кислородного долга и накоплению молочной кислоты.
При спусках мышцы расслабляются, снижается мощность работы. При этом ЧСС еще некоторое время (30 - 50 секунд) поддерживается на прежнем уровне, затем снижается. Падает систолическое артериальное давление. Частота дыхания, также как и ЧСС уменьшается не сразу. Это необходимо для ликвидации кислородного долга. При этом уровень молочной кислоты снижается.
Кратковременное увеличение мощности работы оказывает положительное влияние на приспособительные процессы в организме. Выбрасываемый адреналин увеличивает обмен веществ, усиливает мобилизацию гликогена, повышая уровень глюкозы в крови. Закисление тканей продуктами обмена, в том числе молочной кислотой, облегчает переход кислорода из капилляров в ткани, усиливая тканевое дыхание.
Длительность работы переменной мощности ограничивается истощением энергетических резервов и утомлением ЦНС, т.к. предъявляются большие требования к сенсорным системам и координации движений (например, в лыжных гонках на спусках с поворотами).
| Показатели
| Зоны мощности | ||||
| Максимальная | Субмаксимальная | Большая | Умеренная | ||
| Предельное время работы. | 20 секунд | 50 секунд | 3 – 4 минуты | 20 – 30 минут | 180 минут |
| Дистанция бега, м. | 100 – 200 м | 200 – 400 м | 800 – 1500 м | 3000 – 10 000 м | Марафонский бег |
| Процент энергии, получаемый за счет запасов АТФ и КрФ в мышцах. | 95 | 30 | 15 | Не более 5 | Незначительный |
| Процент энергии, получаемый за счет гликолиза. | 3 | 65 | 55 | 15 | 5 |
| Процент энергии, получаемый за счет аэробного расщепления энергетических веществ. | Около 2 | 5 | 30 | 80 | Около 95 |
| Суммарный кислородный запрос. | 8 – 12 литров | 20 – 25 литров | 25 – 50 литров | До 130 литров | До 500 литров |
| Минутный кислородный запрос. | До 40 л/мин | До 35 л/мин | 10 – 15 л/мин | 5 – 8 л/мин | 3 – 4 л/мин |
| Кислородный долг в процентном отношении к суммарному запросу. | 98 | 95 | 70 | 20 | 5 |
| Кислородный долг, л. | 7,5 – 11,7 | До 23,5 | До 35 | До 26 | До 25 |
| Фракции кислородного долга. | Алактатная (ок. 98 % от долга) | Лактатная – 70%, алактатная -30% | Лактная - 80%, алактатная -20% | Преобладает лактатная | Лактатная |
| Уровень молочной кислоты. | Незначительный | Максимальный | Значительный | Незначительный | |
Предстартовое состояние.
Предстартовое состояние – это комплекс функциональных изменений, возникающих в организме спортсмена еще до начала выполнения упражнения.
Выделяют три вида предстартовых реакций: “боевую готовность”, “предстартовую лихорадку” и “предстартовую апатию”
У большинства спортсменов до начала соревнований происходит умеренное увеличение ряда функциональных показателей, характерное для состояния “боевой готовности”. У некоторой части спортсменов возникает чрезмерное возбуждение в ЦНС и предстартовые функциональные сдвиги оказываются более выраженными: пульс учащается свыше 140 уд/мин, на несколько десятков миллиметров повышается максимальное артериальное давление, появляется заметный тремор и другие признаки перевозбуждения, свойственные “предстартовой лихорадке”. Иногда, наоборот, у спортсменов перед выступлением, особенно при длительном ожидании старта, возникает угнетенное состояние, безразличие к соревнованиям, при котором в ЦНС преобладают процессы торможения и отмечается отсутствие физиологических сдвигов. Это характерно для “предстартовой апатии”. Развитию апатии также могут способствовать встреча с заведомо более сильным противником, недостаточная физическая и психологическая готовность к выступлению.
В основе предстартовых реакций лежат изменения психического состояния, связанные с оценкой создавшихся условий и обстановки, с самооценкой своих физических возможностей. Специфическая направленность психических процессов у спортсменов перед выступлением обусловлена действием многочисленных обстановочных раздражителей: места проведения состязаний, вида соперников, судей, зрителей и пр.
Вегетативный компонент предстартовых реакций возникает вследствие рефлекторных влияний ЦНС и воздействия некоторых гормонов на сердечно-сосудистую, дыхательную систему и систему крови. Он создает фон готовности организма к предстоящей мышечной работе.
Сигналы предстоящей физической деятельности вызывают у человека установочные рефлексы, проявляющиеся в длительном сохранении изменений функционального состояния организма. Реакции на многие предстартовые раздражители протекают, по мнению некоторых исследователей, по врожденным, генетически унаследованным механизмам, таким же, как при мышечной работе. При этом рефлекторные воздействия ЦНС на вегетативные процессы передаются через симпатический и парасимпатический отделы.
Интенсивное возбуждение симпатической нервной системы приводит к усилению функций надпочечников. В результате в кровь выделяется больше адреналина и кортикостероидов, что способствует дополнительному возбуждению ЦНС и дальнейшему увеличению пульса, усилению обмена веществ, повышению температуры тела и т.д.
Формированию адекватной предстартовой реакции способствует правильно проведенная разминка. Разминка должна длиться от 10 до 30 минут, вестись до потоотделения, заканчиваться за 3 – 10 минут до старта и не должна вызывать утомления. Разминка состоит из двух частей – общей и специальной. Упражнения общей части не имеют строгой специфичности. Они способствуют созданию оптимальной возбудимости ЦНС и двигательного аппарата, направлены на усиление обмена веществ в организме, усиление кровообращения, что способствует повышению температуры тела и, как следствие, увеличению эластичности связок и мышц. Это необходимо для профилактики травматизма.
Специальная часть направлена на повышение работоспособности непосредственно тех звеньев двигательного аппарата, которые будут участвовать в предстоящей деятельности.
Разминка ускоряет врабатывание.
Врабатывание.
Важнейшим условием успешного выполнения физической работы является согласованная деятельность различных систем организма. Для того чтобы уровень работы внутренних органов достиг уровня совершаемой физической нагрузки, требуется время. Усиление работы различных систем организма в процессе перехода от состояния покоя к состоянию активности называется врабатыванием.
Врабатывание – это постепенное повышение работоспособности организма при начале работы, это адаптация организма к более высокому уровню деятельности.
В период врабатывания увеличивается пульс и частота дыхания, растет систолическое давление, увеличиваются систолический и минутный объем крови.
Процесс врабатывания имеет ряд закономерностей:
1. Гетерохронное (неодновременное) усиление различных функций. Обычно быстрее включается в работу двигательный аппарат, медленнее – вегетативный.
2. Энергообеспечение в начале работы имеет анаэробный характер. Анаэробный путь менее выгодный, поэтому, чем быстрее организм наращивает уровень потребления кислорода, тем выше работоспособность.
3. Неравномерное усиление функций. Врабатывание имеет две фазы – быструю и медленную. Сразу после старта функции усиливаются значительнее, чем в последующем. Например, ЧСС в первую минуту работы возрастает до 150 уд/мин, а к 5 – 6 минуте до 170 – 180.
4. Специфичность. Проявляется настроенностью организма на быстрое включение в определенный “знакомый” вид деятельности.
Утомление.
Утомление – это состояние, возникающее вследствие работы и проявляющееся ухудшением двигательных и вегетативных функций, снижением работоспособности и появлением чувства усталости.
Утомление играет важную биологическую роль – служит предупреждающим сигналом возможного перенапряжения органа или организма в целом.
Утомление также является фактором, стимулирующим восстановительные процессы, мобилизацию энергетических ресурсов. Т.о. утомление стимулирует рост работоспособности. Без него невозможно роста тренированности.
При рассмотрении утомления используют два понятия – локализация утомления и механизм утомления.
Локализация – это выделение ведущей функциональной системы, изменения в которой вызывают наступление утомления.
Механизм утомления – это конкретные изменения в системе, с которыми связано утомление.
Утомление может локализоваться:
1. В регулирующих системах: ЦНС, вегетативной нервной системе и системе гормональной регуляции.
2. В системах вегетативного обеспечения работы: дыхательной и ССС.
3. В исполнительной системе – в нервно-мышечном аппарате.
Изменения в нервно-мышечном аппарате, приводящие к снижению работоспособности называются – первичным утомлением.
Если развитее утомление в первую очередь связано со снижением работоспособности не двигательного звена, а регулирующих систем (ЦНС, вегетативной и гормональной), а также систем, обеспечивающих мышечную деятельность (дыхательной и ССС) – такое утомление называется вторичным.
Выделяют несколько теорий механизма развития утомления:
1. Теория истощения энергетических ресурсов.
2. Теория засорения мышц продуктами распада энергетических веществ.
3. Теория “задушения” вследствие недостатка кислорода.
4. Теория истощения нервной системы.
Внешне утомление проявляется нарушением координации движения, снижением производительности работы, одышкой, чрезмерной потливостью и т.д.
Различают две фазы развития утомления: компенсированную и некомпенсированную.
В компенсированную фазу не происходит видимого снижения работоспособности (например, сохраняется неизменная скорость). Экономичность двигательной деятельности снижается, работа выполняется с большими затратами и при волевом усилии. Высокая работоспособность и неизменная скорость сохраняются благодаря изменению структуры движений. В циклических видах спорта уменьшается сила мышечных сокращений, что будет проявляться уменьшением амплитуды движений и увеличением частоты, за счет которой поддерживается прежняя скорость.
При дальнейшем выполнении работы следует фаза некомпенсированного утомления. Главным ее признаком служит видимое снижение работоспособности, проявляющееся, например, замедлением скорости движения.
При возникновении утомления снижается сила, скорость сокращения и расслабления мышц. При выраженном утомлении после прекращения работы наблюдается неполное расслабление мышечных волокон – остаточная контрактура.
Восстановление.
Процессы, происходящие в организме в период, следующий после прекращения работы, называются восстановлением. В этот период возвращаются к дорабочему уровню многие функциональные показатели (такие как, ЧСС, ЧДД и т.д.), удаляются продукты обмена, восполняются энергетические запасы. Но в этот период происходят также изменения, которые позволяют обеспечить повышение функциональных возможностей организма, т.е. положительный тренировочный эффект.
В восстановительном периоде выделяют несколько фаз: фазу компенсации, фазу суперкомпенсации и восстановления исходного уровня. В первую фазу функциональные показатели восстанавливаются до дорабочего уровня, во вторую сверх него, а в третью возвращаются к исходному состоянию. Максимальная длительность фазы суперкомпенсации – 48 часов.
Наличие и длительность фаз зависит от мощности и длительности работы. Чем выше мощность работы и короче предельное время ее выполнения, тем выше скорость восстановления.
Восстановление различных функций, также как и врабатывание, происходит гетерохронно.
В восстановительном периоде потребление кислорода находится на повышенном уровне, что связано с ликвидацией кислородного долга и сохраняется в течение 30-60 минут. Быстрее проходят восстановительные процессы после бега на 200 и 10 000 метров, медленнее после дистанций 400 и 800 метров.
Гликоген в мышцах может восстанавливаться до 2-3 дней, но при ежедневных и длительных тренировочных занятиях без дополнительного углеводного питания он может только снижаться.
Раздел 3.
Лабораторные работы.
При проведении лабораторных работ должны соблюдаться следующие этапы:
1. рассмотрение теоретических сведений, необходимых для проведения работы;
2. ознакомление с ходом эксперимента;
3. назначение испытуемых, регистраторов и секретаря для регистрации результатов;
4. проведение опыта;
5. обработка, анализ полученных результатов и формулирование выводов.
Студент, назначаемый испытуемым, должен быть здоровым и не иметь перед занятием интенсивной тренировки. У него собирается анамнез, включающий ФИО, возраст, спортивную специализацию, спортивный стаж и разряд. Испытуемому необходимо в течение опыта, связанного с физической нагрузкой, сохранять молчание, т.к. даже отдельные произносимые слова могут помешать установлению правильного дыхания и регистрации некоторых показателей.
Лабораторная работа №1.
Лабораторная работа №2.
Лабораторная работа № 3.
Лабораторная работа № 4.
Лабораторная работа № 5.
Список литературы.
1. Васильева, В. В. Физиология человека: Учебник для техникумов физической культуры / В. В. Васильева, В. М. Волков, Н. Н. Степочкина. – М., 1984. – 319 с.
2. Ноздрачев, А.Д. Общий курс физиологии человека и животных: В 2 книгах / А. Д. Ноздрачев, И. А. Баранникова, А. С. Батуев, В. Г. Кассиль, А. И. Константинов, В. П. Лапицкий, Д. П. Матюшкин, Ю. П. Пушкарев. – М., 1991. – 512 с.
3. Коц, Я. М. Спортивная физиология: Учебник для институтов физической культуры / Я. М. Коца. – М., 1986. – 240 с.
4. Физиология человека: В 3-х томах. Пер. с англ. / Под ред. Р.Шмидта и Г. Тевса. – М.: Мир, 2010. – 880 с. -1000 экз. - ISBN 978-5-03-003834-6
5. Давиденко, Д. И. Социальные и биологические основы физической культуры / Д. И. Давиденко, В. В. Трушин. – СПб.: Изд-во СПб-го университета, 2001. – 208 с.
6. Пешков, В. П. Лабораторные работы по физиологии спорта / В. П. Пешков, И. А. Мануйлов. – Омск: Омский государственный институт физической культуры. Омск, 1977. – 86 с.
7. Апчелл В., Дариновский Ю. Физиология человека и животных / В. Апчелл, Ю. Дариновский, В. Голубев, Т. Гибадулин, Е. Антоненкова. -М.: Академия, 2013.
- 448 с. - 1000 экз. - ISBN 978-5-7695-9841-8
Физиология
С основами биохимии.
Лекции и лабораторный практикум.
УДК 612 (075.8)
ББК 28.903я73-1
Утверждено методическим советом
новосибирского училища (колледжа)олимпийского резерва
в качестве учебно-методического пособия.
Физиология с основами биохимии. Лекции и лабораторный практикум.
Учебно-методическое пособие. к. б. н., доцент Т.Н.Васильева. - Новосибирск, 2014 стр. 61
Рецензенты: д.м.н., профессор Кончиц Н.С. , к.б.н., доцент Головин О.В.
В данном пособии в лекционной форме изложены основные темы раздела "Физиологические характеристики основных процессов жизнедеятельности организма", посвященные работе нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, работе нервно-мышечного аппарата и темы раздела "Физиологические основы занятий физической культурой и спортом", посвященные физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в организме во время занятий физической культурой и спортом, классификации физических упражнений и физиологическим основам тренированности. Пособие содержит подробные рекомендации по выполнению лабораторных работ.
Материал изложен на современном уровне в соответствии с программой "Физиология с основами биохимии" и ФГОС по специальности СПО 050141 «Физическая культура» по укрупненной группе специальностей 050000 «Образование и педагогика.
Пособие рекомендовано кафедрой ТОФК ФФК НГПУ для студентов училища олимпийского резерва и студентов факультета физической культуры НГПУ.
Содержание
Раздел 1.
Физиологические характеристики основных процессов жизнедеятельности организма человека.
Тема 1: Физиология нервной системы ----------------------------------------- 5
Спинной мозг ------------------------------------------------------------- 5
Продолговатый мозг и мост -------------------------------------------- 6
Ретикулярная формация ------------------------------------------------- 7
Средний мозг --------------------------------------------------------------- 7
Мозжечок -------------------------------------------------------------------- 8
Таламус ----------------------------------------------------------------------- 8
Гипоталамус ---------------------------------------------------------------- 8
Вегетативная нервная система ------------------------------------------ 9
Высшая нервная деятельность ------------------------------------------ 9
Тема 2: Нервно - мышечный аппарат ----------------------------------------- 11
Структура и функция скелетной мышцы --------------------------- 11
Типы сокращений мышц ----------------------------------------------- 11
Свойства скелетных мышц ------------------------------------------- 16
Режимы сокращения мышц --------------------------------------------- 18
Виды мышечной деятельности.------------------------------------------ 19
Рабочая гипертрофия --------------------------------------------------- 19
Тема 3: Сердечно-сосудистая система ----------------------------------------- 20
Работа сердца ----------------------------------------------------------------- 20
Движение крови по сосудам ---------------------------------------------- 21
Пульс и артериальное давление, характеристика и способы измерения 21
Регуляция работа сердца --------------------------------------------------- 23
Тема 3: Внутренняя среда организма. Система крови ---------------------- 24
Клетки крови ----------------------------------------------------------------- 24
Плазма крови --------------------------------------------------------------- 25
Тема 3: Дыхательная система ----------------------------------------------------- 26
Внешнее дыхание ----------------------------------------------------------- 26
Легочные объемы ----------------------------------------------------------- 27
Легочный газообмен --------------------------------------------------------- 28
Обмен газов в тканях -------------------------------------------------------- 28
Регуляция дыхания ----------------------------------------------------------- 28
Тема 3: Обмен веществ и энергии ----------------------------------------------- 29
Обмен белков --------------------------------------------------------------- 29
Обмен углеводов ----------------------------------------------------------- 30
Обмен липидов ------------------------------------------------------------- 30
Витамины -------------------------------------------------------------------- 31
Обмен энергии -------------------------------------------------------------- 32
Тепловой обмен ------------------------------------------------------------ 32
Пищеварение --------------------------------------------------------------- 33
Раздел 2.
Физиологические основы занятий физической культурой и спортом.
Тема 1: Особенности работы сердечно-сосудистой системы при занятиях спортом ---------------------------------------------------------------------- 36
Функциональные пробы -------------------------------------------------- 36
Тема 2: Энергетические источники мышечной работы. Аэробная, анаэробная
производительность ------------------------------------------------------- 38
Энергетические источники мышечной работы -------------------------------- 38
Аэробная производительность ---------------------------------------------------- 38
Кислородный запрос ---------------------------------------------------------------- 39
Анаэробная производительность ------------------------------------------------ 40
Порог анаэробного обмена -------------------------------------------------------- 41
Тема 3: Физиологическая характеристика физических упражнений ------------ 42
Физиологическая классификация движений по В.С.Фарфелю ----------- 42
Циклические движения ----------------------------------------------------------- 44
Зона работы максимальной мощности ---------------------------------------- 44
Зона работы субмаксимальной мощности ----------------------------------- 44
Зона работы большой мощности ----------------------------------------------- 45
Зона работы умеренной мощности ------------------------------------------- 46
Работа переменной мощности ------------------------------------------------ 46
Тема 4: Спортивная тренировка ------------------------------------------------------ 48
Принципы спортивной тренировки ------------------------------------------ 48
Тренированность и спортивная форма ---------------------------------------- 49
Показатели тренированности в состоянии покоя --------------------------- 50
Показатели тренированности при стандартных нагрузках ---------------- 50
Показатели тренированности при предельных нагрузках ----------------- 50
Тема 5: Физиологические состояния в процессе спортивной деятельности----- 51
Предстартовое состояние ---------------------------------------------------------- 51
Врабатывание ----------------------------------------------------------------------- 52
Состояние устойчивой работоспособности ----------------------------------- 53
"Мертвая точка" и "второе дыхание" ------------------------------------------- 53
Утомление ---------------------------------------------------------------------------- 53
Восстановление --------------------------------------------------------------------- 55
Раздел 3
Лабораторные работы.
Лабораторная работа №1. Оценка физического развития. ------------------------- 56
Лабораторная работа №2. Взаимосвязь двигательных и вегетативных
функций при мышечной деятельности.. -------------------------------------------- 57
Лабораторная работа №3. Предстартовые функциональные сдвиги
в организме спортсмена. ----------------------------------------------------------------- 58
Лабораторная работа №4. Процессы врабатывания при мышечной
деятельности. ------------------------------------------------------------------------------- 59
Лабораторная работа №5. Восстановительные процессы
в организме после мышечной деятельности. ---------------------------------------- 60
Раздел 1.
Дата: 2019-02-25, просмотров: 277.
