Руководство по изучению темы «Биохимия сокращения и расслабления мышц»



Pdf просмотр
страница17/17
Дата28.01.2019
Размер0.61 Mb.
ТипРуководство
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

55 величине нагрузки) заключается именно в том, чтобы в результате выполнения последующих нагрузок в фазе неполного восстановления выработать в организме спортсмена приспособление к тем функциональными биохимическим сдвигам, которое вызывает выполнение данного упражнения в условиях соревнований. Проведение основных тренировочных занятий должно предусматривать такой период отдыха, который обеспечивал бы начало последующего урока в фазе супер- компенсации после предыдущего. Выше уже было сказано о том, что время наступления, величина и длительность фазы суперкомпенсации зависят от интенсивности и величины расходования энергетических потенциалов. Поэтому после работы разного характера и разной длительности фаза суперкомпенсации будет наступать в разное время и иметь неодинаковую длительность. Отсюда следует третий принцип тренировки – правильное соотношение работы и отдыха. Каждая работа, каждое физическое упражнение требует совершенно определенного периода отдыха, обусловленного величиной и характером выполненной нагрузки. Это требование усиливается еще и тем, что даже после одной и той же работы суперкомпенсация различных биохимических ингредиентов мышцы наступает в разное время. Так, например, суперкомпенсация содержания в мышцах креатинфосфата наступает сравнительно быстро и быстро проходит, суперкомпенсация содержания гликогена наступает несколько позднее, но сохраняется более длительное время. Супер- компенсация содержания мышечных белков наступает еще позднее. Отсюда следует, что величина отдыха зависит и отстоящих перед спортсменом задач повышение содержания в мышцах креатинфосфата требует более короткого периода отдыха, чем повышение запасов гликогена и увеличение массы мышц (повышение содержания структурных белков. Все это имеет большое значение при развитии в процессе тренировки основных качеств двигательной деятельности быстроты, силы и выносливости. Величина и длительность суперкомпенсации зависит от величины и интенсивности расходования функциональных и энергетических потенциалов. Но ведь по мере повышения тренированности величина и интенсивность расходования их при работе будет все более уменьшаться. Каждая последующая работа будет выполняться вовсе более благоприятных условиях и вызывать все меньшие сдвиги. Значит, фаза суперкомпенсации будет становиться все менее выраженной ибо- лее короткой. Отсюда вытекает четвертый принцип тренировки – необ-
ходимость постепенного увеличения тренировочных нагрузок Без со-


56 блюдения этого принципа тренировка будет малоэффективной.
Биохимическая характеристика тренированного
организма

1 Мышечная система. Так как даже одноразовая мышечная деятельность оставляет в мышцах определенные биохимические следы, под влиянием систематической деятельности, тренировки, эти следовые явления суммируются и закрепляются. Прежде всего, в мышцах происходит увеличение содержания сократительного белка – миозина. Так как этот белок, кроме сократительных свойств, обладает и ферментативными свойствами, то при этом увеличивается и способность мышц к расщеплению АТФ, тек мобилизации химической энергии и превращению ее в механическую энергию мышечного сокращения. Наряду с увеличением возможностей расщепления АТФ в момент сокращения мышцы под влиянием тренировки возрастают и возможности как дыхательного, таки анаэробного ресинтеза АТФ в промежутках между сокращениями. Исследованиями А.В. Палладина, Д.Л.
Фердмана, Н.Н. Яковлева и их сотрудников было установлено, что под влиянием тренировки в мышцах увеличиваются запасы источников энергии, необходимых для ресинтеза АТФ, – возрастает содержание креатинфосфата, гликогена, липоидов значительно повышается активность ферментов, катализирующих как аэробные окислительные процессы, таки анаэробный гликолиз. Наконец сами источники энергии становятся более доступными ферментативным воздействиям. Так, содержание гликогена в мышцах при тренировке увеличивается главным образом за счет свободного, несвязанного с белками, гликогена, более доступного действию ферментов. Что касается АТФ, то под влиянием тренировки концентрация ее в
мышце не изменяется. Однако, как показывают исследования с применением радиоактивного изотопа фосфора, быстрота обмениваемости богатых энергией фосфатных групп АТФ значительно возрастает. Таким образом, благодаря увеличению возможностей ресинтеза АТФ тренированные мышцы получают возможность выполнения большей работы притом же количестве АТФ, что ив нетренированных мышцах. Весьма существенное значение имеет также наступающее под влия-


57 нием тренировки увеличение содержания в мышцах миоглобина, вещества, присоединяющего кислород во много раз более активно, чем гемоглобин крови. В результате этого в мышцах возрастает резерв кислорода, который может быть использован в условиях неполного удовлетворения потребности в нем организма. Наконец под влиянием тренировки в мышцах увеличивается содержание белков мышечной стромы (миостромин), имеющих прямое отношение к механике расслабления мышцы. Наблюдения на спортсменах показывают, что способность к расслаблению мышц под влиянием тренировки возрастает. Мышцы тренированного организма являются более реактивными вовремя их деятельности происходит более значительное, чем вне- тренированных мышцах, увеличение активности различных ферментных систем. Однако это не может быть объяснено только биохимическими изменениями, происшедшими в мышцах, а, в первую очередь, зависит от изменения нервной регуляции обмена веществ. При выключении высших отделов центральной нервной системы с помощью снотворных веществ (амитал) мышечная деятельность приводит в мышцах тренированных животных к таким же биохимическим изменениям, как в мышцах нетренированных.
2 Внутренние органы и кровь. Значительные биохимические изменения под влиянием тренировки происходят в печени. В ней увеличивается содержание гликогена и возрастает активность ряда ферментов углеводного, белкового и жирового обмена. Активность липаз возрастает также в подкожной клетчатке и легких. Вследствие этого организм под влиянием тренировки не только приобретает большие запасы источников энергии, но и получает возможность более быстрой и энергичной мобилизации их при работе и быстрого восстановления их в периоде отдыха. Совершающиеся в организме биохимические изменения касаются и мышцы сердца. Подобно скелетным мышцам, в ней также происходит усиленное образование белков, находящее выражение в рабочей гипертрофии сердца, являющейся одним из условий его пвышенной деятельности. Под влиянием тренировки в мышце сердца увеличивается содержание миоглобина, что способствует увеличению ее рабочих возможностей в условиях недостаточного снабжения организма кислородом. Возрастает интенсивность окислительных процессов, и почти вдвое увеличивается задержка из крови сахара и молочной кислоты с последующим их окислением. Вследствие всего этого в сердечной


58 мышце поддерживается более высокий уровень богатых энергией фосфорных соединений даже при недостаточном снабжении организма кислородом. В крови увеличивается содержание гемоглобина и число эритроцитов, в результате чего возрастает ее кислородная емкость. Значительно увеличиваются и буферные свойства крови (ее резервная щелочность, что обеспечивает возможность более длительного поддержания нормальной реакции крови при поступлении в нее больших количеств кислых продуктов обмена веществ (молочная и пировиноградная кислоты, ацетоновые тела) при интенсивной мышечной деятельности. Биохимические изменения происходят даже в костной системе в костях скелета, несущих наибольшую нагрузку, наблюдаются явления гипертрофии, утолщение кости, происходящее как путем увеличения содержания костного белка (оссеина, таки путем увеличения содержания минеральных солей. Определение удельного веса тела спортсменов на живых людях показывает, что под влиянием тренировки он увеличивается. Это происходит вследствие уменьшения содержания в организме резервного жира и воды и увеличения мышечной массы.
3 Центральная нервная система. Исследования, проведенные на животных, показывают, что экспериментальная тренировка приводит к увеличению буферных свойств ткани головного мозга, а также к увеличению активности различных, ив частности окислительных, ферментных систем. В результате этого при интенсивной мышечной деятельности содержание богатых энергией фосфорных соединений в головном мозгу более длительное время удерживается на нормальном уровне, что является весьма существенным для нормального функционирования центральной нервной системы и отдаления времени наступления утомления Биохимические сдвиги в тренированном организме при стан-
дартной и максимальной работе. В результате разобранных выше биохимических изменений в организме, а также вызываемых тренировкой функциональных изменений систем дыхания и кровообращения и перестройки нервной координации функций выполнение стандартной, те. строго дозированной, работы, равно доступной и тренированными нетренированным, сопровождается меньшими биохимическими сдвигами в тренированном организме по сравнению с нетренированным. Вследствие увеличения потенциальных возможностей окислитель-


59 ных систем и улучшения снабжения организма кислородом, коэффициент использования последнего под влиянием тренировки повышается. В результате этого окисление источников энергии осуществляется более полно, что влечет за собой более экономное расходование их и вместе стем поддерживает более высокий уровень содержания богатых энергией фосфорных соединений. При стандартной мышечной работе и при работе средней и умеренной интенсивности у тренированных лиц ре- синтез АТФ происходит в большей степени путем аэробных окислительных процессов, чему лиц нетренированных. Такие виды работы сопровождаются у тренированных по сравнению с нетренированными меньшим расходованием углеводов на единицу совершенной работы, меньшим повышением содержания молочной кислоты в крови и меньшими изменениями со стороны буферных систем крови. В результате всего этого тренированный спортсмен выполняет работу более экономно и с меньшим напряжением функциональных систем, чем нетренированный, а период восстановления после работы у тренированных лиц протекает быстрее. Вместе стем при работе максимальной по интенсивности или длительности, а следовательно, недоступной нетренированному человеку, в организме тренированного спортсмена возможны такие биохимические сдвиги, которые мы не наблюдаем у нетренированных лиц. Наибольшее поглощение кислорода, ас другой стороны, наибольшие абсолютные и относительные величины кислородного долга обнаруживаются только у высокотренированных спортсменов. Возрастание относительной величины кислородного долга и большее повышение содержания молочной кислоты в крови у тренированных спортсменов при выполнении спортивных нагрузок максимальной интенсивности говорит о том, что под влиянием тренировки увеличиваются возможности не только к более полному аэробному окислению источников энергии, но и к анаэробному их использованию. Тренированный организм при работе максимальной длительности более полно использует свои энергетические ресурсы мобилизация гликогена в печени у нетренированных затормаживается при более высоком уровне его содержания, чему тренированных. В связи с этим даже при максимальной работе содержание сахара в крови у тренированных лиц более длительное время сохраняется на нормальном уровне, что обеспечивает лучшее снабжение им центральной нервной системы, сердца и работающих мышца следовательно, и более длительное сохранение работоспособности. Следовательно, тренированный организм может не только более


60 экономно расходовать свои источники энергии при работе, но, если требуют обстоятельства, расходовать их более интенсивно, обеспечивая тем самым возможность более интенсивной и более длительной работы (таблица 3). Таблица 3 – Содержание молочной кислоты и сахара в крови (в мг) при выполнении различных нагрузок тренированными и нетренированными людьми Степень тренированности Молочная кислота Сахар покой стандартная работа бег со скоростью, максимальной для данного лица на данной дистанции покой стандартная работа бег со скоростью, максимальной для данного лица на данной дистанции
100 м кросс
5000 мм кросс
5000 м Мало тренированные Высоко тренированные мин. бег на месте с метрономом Резюмируя, можно сказать, что тренировка приводит а) к увеличению содержания сократительных белков мышц б) к возрастанию возможностей быстрой мобилизации химической энергии и превращения ее в механическую энергию мышечной деятельности в) к увеличению возможностей как дыхательного, таки анаэробного ресинтеза богатых энергией фосфорных соединений г) к увеличению энергетического потенциала мышц и всего организма, а также возможностей его расходования и восстановления д) к повышению возможностей поддержания постоянства условий внутренней среды организма вовремя интенсивной мышечной деятельности.


61
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Назовите виды мышечной ткани В чем заключается их биологическая функция
2. Что является структурной единицей мышцы
3. В состав каких филаментов входит белок миозин Дайте характеристику структуре и функциям миозина.
4. Из каких белков состоят тонкие филаменты? Охарактеризуйте каждый белок.
5. В чем состоит суть мышечного сокращения Что является источником энергии для мышечного сокращения Напишите схему соответствующей реакции, указав фермент, катализирующий данный биохимический процесс.
6. Какова роль катионов Са
2+
в мышечном сокращении
7. Перечислите анаэробные процессы ресинтеза АТФ в мышце. Напишите схему миокиназной реакции, используя структурные формулы субстрата и продуктов реакции. Почему миокиназная реакция является малоэффективной. Нарисуйте схему транспорта АТФ из матрикса митохондрий в саркоплазму. Назовите виды мышц человека. Каковы функции скелетных мышц
10. Дайте характеристику физиологических свойств скелетных мышц. Каково соотношение потенциала действия, сокращения и возбудимости мышечного волокна Какие существуют режимы и виды мышечных сокращений Дайте структурно-функциональную характеристику мышечного волокна. Что такое моторные единицы Перечислите их виды и особенности. Каков механизм сокращения и расслабления мышечного волокна Что такое сила мышц, и какие факторы на нее влияют
17. Какова связь между силой сокращения, его скоростью и работой
18. Дайте определение утомления и восстановления. Каковы их физиологические основы Каковы физиологические свойства и особенности гладких мышц
20. Перечислите условия сокращения и расслабления гладкой мышцы.


62
Тесты

1. Структурными единицами мышечного волокна являются а) полисахариды б) миофибриллы; в) липопротеины; г) биологические мембраны. Сарколемма представляет собой а) мембрану б) полипептид; в) мульэнзимный комплекс г) рибонуклеопротеиновый комплекс.
3. Толстые филаменты состоят из а) актина б) миоглобина в) миозина г) тропонина; д) карнозина.
4. Ведущую роль в мышечном сокращении играют катионы а) магния б) натрия в) калия г) железа д) кальция.
5. Запасным источником энергии в мышце является а) холестерин б) гликоген в) молочная кислота г) глюкоза д) креатинфосфат.
6. В энергообеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности основную роль играет а) гликолиз б) креатинкиназная реакция в) миокиназная реакция г) аэробный распад глюкозы.
7. Наибольший выход энергии достигается в а) гликолизе б) аэробном распаде глюкозы в) креатинкиназной реакции г) миокиназной реакции.
8. Рассчитайте, сколько освободится энергии (в кДж) в процессе распада моль глюкозы а) в гликолизе б) по аэробному механизму.
Ситуационные задачи

1. Зарисуйте, как соотносится механограмма тетанического сокращения одиночного волокна скелетной мышцы и изменения поляризации его сарколеммы.
2. Зарисуйте, как соотносится амплитуда одиночного сокращения мышечного волокна с амплитудой зубчатого тетануса и гладкого тета- нуса при оптимальном и пессимальном раздражении.
3. Длительность фазы укорочения при одиночном сокращении скелетной мышцы составила 50 мс. При какой частоте раздражения этой мышцы будет наблюдаться гладкий тетанус? Какой вид сокращения будет наблюдаться у этой мышцы при частоте раздражения 15 импульсов в секунду
4. Зарисуйте направленность проведения разреза для определения площади геометрического поперечного сечения мышцы с параллельным ходом волокон, с косыми с перистым.
5. Абсолютная сила скелетной мышцы составляет 10 кг, площадь физиологического поперечного сечения — 7 см. Какой по массе груз может поднять эта мышца


63
Основные понятия и термины

Креатинкиназная реакция — взаимодействие креатинфосфата с АДФ, катализируемое креатинкиназой, в результате которого образуется АТФ.
Миокиназная реакция — взаимодействие 2 молекул АДФ, катализируемое миокиназой, результатом которого является образование АТФ.
Миофибриллыструктурные единицы мышечного волокна.
Ресинтез обратный синтез какого-либо химического соединения, расщепляемого в организме.
Ригорустойчивое непроходящее сокращение мышц.
Сарколемма — электровозбудимая мембрана мышечной клетки.
Саркоплазма — жидкость, находящаяся внутримышечной клетки.


64
ЛИТЕРАТУРА

1 Проскурина, ИК. Биохимия Текст учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / ИК. Проскурина. – М. : ВЛАДОС-ПРЕСС,
2003. – 240 с.
2 Биологическая химия Текст учебник / Т.Т. Березов и др. – М. : Медицина, 1998. – 704 с.
3 Основы биохимии Текст учебник в 3 т. / А. Уайт и др М. : Мир, 1981. Т – Мир, 1981. − 534 с. Т – Мир, 1981. – 617 с. Т – Мир, 1981.—726 с.
4 Белясова, НА. Биохимия и молекулярная биология Текст учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / НА. Белясова. – Мн.
: Книжный Дом, 2004. – 416 с.
5. Шапиро,Д. К. Практикум по биологической химии Текст практикум / Д.К. Шапиро. – Мн Вышэйшая школа, 1972. – с.


65
Учебное издание

Беляева Людмила Александровна
Корытко Ольга Викторовна
Медведева Галина Александровна




БИОХИМИЯ
ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО
по изучению темы
«Биохимия сокращения и расслабления мышц
для студентов специальности
1 – 03 02 01 Физическая культура


В авторской редакции


Подписано в печать 20.11.2008(168). Формат х 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Таймс». Усл.печ.л. 3,4. Уч.-изд.л. 2,6. Тираж 25 экз. Отпечатано в учреждении образования Гомельский государственный университет Имени Франциска Скорины»
246019, г. Гомель, ул. Советская, 104


66






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница