Физиологические механизмы обеспечения мышечной деятельности

  • Обмен углеводов при мышечной деятельности

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Они делятся на простые (моно- и дисахарвды) и сложные (полисахариды). Простые углеводы — это глюкоза, свекловичный и молочный сахар и др., сложные — крахмал, гликоген, клетчатка. Моносахариды быстро всасыва­
ются из кишечника в кровь, а полисахариды всасываются лишь после рас­щепления до моносахаридов (глюкозы). В клетках глюкоза окисляется до воды и углекислого газа с освобождением энергии, которая используется в реакциях синтеза и в процессе мышечной деятельности. При окислении 1 г углеводов образуется примерно 4 ккал.

В печени и мышцах глюкоза превращается в г ликоген и там накап­ливается (депонируется). При физической работе эти запасы углеводов ин­тенсивно расходуются, однако полностью не исчерпываются. Уменьшение концентрации глюкозы в крови приводит к развитию утомления и невоз­можности продолжения работы.

Если в организм поступает недостаточное количество углеводов, то они могут синтезироваться из жиров и белков.

Регуляция углеводного обмена осуществляется нервной системой, в частности, ее вегетативным отделом. Парасимпатические нервы стимули­руют депонирование гликогена, а симпатические, наоборот, усиливают его выход из печени и расщепление. Нервная регуляция происходит либо не­посредственно, либо косвенно через железы внутренней секреции. При этом гормон инсулин обеспечивает депонирование углеводов, а адреналин способствует их мобилизации.

  • Обмен белков, жиров и воды при мышечной деятельности

Белки выполняют в организме пластическую функцию: построение и постоянное обновление различных клеток. Они входят в состав ферментов, многих гормонов, форменных элементов и плазмы крови, сократитель­ных элементов мышц.

Белки состоят из аминокислот, которые подразделяются на незаме­нимые и заменимые. Незаменимые аминокислоты в организме не синте­зируются и могут быть получены только с пищей, а заменимые могут об­разовываться из других аминокислот. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными, а в составе которых отсутст­вуют некоторые из них — неполноценными.

В организме животные и растительные белки перевариваются с об­разованием аминокислот, которые поступают в кровь и из которых затем в клетках образуется множество необходимых белков. У здорового взросло­го человека количество распавшихся белков равно количеству синтезиро­ванных. При тяжелых физических нагрузках может преобладать распад белков, т. е. наблюдаться отрицательный белковый баланс. В организме белки не депонируются. Одним из конечных продуктов окисления белков является мочевина, которая выводится с мочой.

Как энергетические вещества белки дают при окислении 1 г пример­но 4ккал.

Жиры служат важным источником энергии и составной частью кле­ток. Они выполняют теплозащитную функцию и предохраняют внутрен­ние органы от механических воздействий.

Жиры состоят из глицерина и жирных кислот, которые подразделя­ются на ненасыщенные и насыщенные. Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая) в организме не синтезируются и должны поступать с пищей.

В желудочно-кишечном тракте жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты, которые затем всасываются и из которых в клетках син­тезируются специфичные для организма жиры. Возможен также синтез жиров из белков и углеводов. Излишки жиров могут депонироваться глав­ным образом в подкожной жировой клетчатке, сальнике, печени и других органах.

При окислении 1 г жиров образуется примерно 9 ккал, т. е. в 2,2 раза больше, чем у углеводов и белков. Однако в отличие от углеводов, кото­рые окисляются в начале напряженной мышечной работы, жиры активно используются как энергетический материал лишь через определенное вре­мя в связи с уменьшением запасов гликогена. Из этого следует, что для уменьшения жировой ткани необходимо использовать длительные физиче­ские упражнения (30 мин и более) относительно невысокой интенсивно­сти. Человеческий организм на 60% состоит из воды. Она является ос­новной частью плазмы крови, межтканевой жидкости, лимфы. В жидкой среде протекают окислительно-восстановительные и другие реакции обме­на. Вода осуществляет транспортировку питательных веществ и некоторых газов, входит в состав пищеварительных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена и в процессах терморегуляции при потоотде­лении. Последнее особенно важно в случае интенсивной физической рабо­ты, когда температура тела повышается на 1 — 1,5°С.

Вода поступает в организм в «чистом виде” и с пищей, а удаляется с мочой, потом и выдыханием воздухом.

  • Анаэробный механизм энергообеспечения мышечной деятельности

Первичным источником энергии для сокращения мышц и протека­ния других биохимических процессов служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая находится в клеточных структурах. При расщеп­лении одной грамм-молекулы АТФ на аденозиндифосфорную и фосфор­ную кислоты освобождается 10 ккал. Распад АТФ происходит при возбуж­дении мышечного волокна под действием нервных импульсов.

Запасы АТФ в мышцах незначительны и чтобы поддерживать актив­
ность мышц необходимо непрерывное пополнение (ресинтез) АТФ. Одним из способов ресинтеза АТФ является анаэробный (безучастия кислорода воздуха) механизм энергообеспечения.

Анаэробный ресинтез осуществляется, во-первых, за счет распада содержащегося в мышцах вещества — креатинфосфата, и, во-вторых, при расщеплении углеводов — запасов гликогена и поступающей с кровью глю­козы. Анаэробное расщепление углеводов называется гликолизом.

Энергообеспечение за счет креатинфосфата развертывается очень быстро, обеспечивает большую мощность работы, но длится всего не­сколько секунд, так как его запасы невелики. Гликолиз развертывается медленнее, в течение 2-3 мин интенсивной работы, обеспечивает бблыпую ее продолжительность, но из-за ограниченности запасов углеводов и нако­пления в крови недоокисленных продуктов распада (молочной кислоты) может осуществляться относительно недолго. Продукты распада окисля­ются в дальнейшем при достаточном поступлении кислорода после окон­чания работы или снижения ее интенсивности.

Таким образом, высокоинтенсивная мышечная деятельность прохо­дит при недостатке кислорода в течение ограниченного времени.

  • Аэробный механизм энергообеспечения мышечной деятельности

Аэробный механизм ресинтеза АТФ заключается в расщеплении уг­леводов с участием кислорода воздуха. Он более эффективен по сравне­нию с анаэробным, так как приводит к образованию большего числа моле­кул АТФ при окислении одного и того же количества углеводов. Кроме то­го, аэробному окислению могут подвергаться белки и жиры, причем по­следние, как правило, имеются в организме в необходимом количестве.

Время развертывания аэробного механизма энергообеспечения со­ставляет 3-4 мин, у тренированных людей несколько меньше. Питательные вещества и недоокисленные ранее продукты при достаточном поступлении кислорода распадаются до углекислого газа и воды.

Продолжительность работы в аэробном режиме ограничена в основ­ном запасами питательных веществ в организме и может достигать не­скольких часов, однако интенсивность ее относительно невысока. Отличи­тельная особенность аэробного механизма энергообеспечения заключается в том, что в доставке кислорода к мышцам участвуют дыхательная, сер­дечно-сосудистая системы и система крови, от состояния которых зависит интенсивность и длительность выполняемой работы. Показатели мышеч­ной деятельности зависят также от способности мышечных клеток исполь­зовать поступающий к ним кислород для образования АТФ.

В большинстве случаев двигательная деятельность требует быстрого развертывания и протекает с меняющейся интенсивностью. При этом энер­гообеспечение не может осуществляться только за счет экономичного аэробного механизма. Отсюда следует, что даже при подготовке к дли­тельной работе невысокой и средней интенсивности надо уделять должное внимание совершенствованию анаэробного механизма энергообеспечения с использованием специальных методов тренировки.

  • Максимальное потребление кислорода, порог анаэробного обмена и кислородный долг при выполнении физических упражнений

Для оценки подготовленности человека к физической работе различ­ной интенсивности используется ряд физиологических показателей. К ним относятся: максимальное потребление кислорода (МПК), порог анаэроб­ного обмена (ПАНО), кислородный долг.

МПК — это наибольшее количество кислорода, которое может усво­ить организм в единицу времени в условиях, когда дальнейший рост ин­тенсивности нагрузки уже не вызывает его повышения. МПК является по­казателем аэробной производительности организма н связан с макси­мальным включением аэробного механизма энергообеспечения. МПК представляет собой не только показатель тренированности человека, но и характеризует состояние его здоровья в цепом. У не занимающихся спор­том МПК находится на уровне 2-3.5 л/мин. У спортсменов высокого клас­са, тренирующихся на выносливость, МПК достигает 6 л/мин и более. По­казано, что снижение МПК ведет к развитию различных заболеваний.

ПАНО — это уровень ЧСС, при котором организм переходит от аэробного к анаэробному механизму энергообеспечения. Чем выше ПАНО, тем в большей степени работа производится за счет предпочтительных аэробных реакций. У слабо подготовленных людей ПАНО может насту­пать уже при ЧСС 130-140 уд/мин, а у квалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость — при 160-170 уд/мин. Средним считает­ся уровень 150 уд/мин.

Кислородный долг — это разница между количеством кислорода, не­обходимым для выполнения заданной работы и количеством кислорода, фактически использованным за это время. Максимальный кислородный долг отражает объем анаэробных процессов, которые могут быть развер­нуты в организме. У не занимающихся спортом он не превышает 5 л, а у спортсменов высокого класса, специализирующихся в видах спорта, тре­бующих скоростной выносливости, достигает 25 л. Кислородный долг ли­квидируется после окончания работы.

305 просмотров всего, 2 просмотров сегодня

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *