Biohemija mišićne aktivnosti vukova čitana. Dinamika biohemijskih procesa u organizmu tokom rada mišića. kontrakcije, opšti pregled skeletnih mišića)

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Uvod

1. Skeletni mišići, mišićni proteini i biohemijski procesi u mišićima

2. Biohemijske promjene u tijelu borilačkih sportista

4. Problem oporavka u sportu

5. Osobine metaboličkih stanja kod ljudi tokom mišićne aktivnosti

6. Biohemijska kontrola u borilačkim vještinama

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Uloga biohemije u savremenoj sportskoj praksi sve je veća. Bez poznavanja biohemije mišićne aktivnosti i mehanizama metaboličke regulacije tokom fizičkog vežbanja, nemoguće je efikasno upravljati trenažnim procesom i njegovom daljom racionalizacijom. Poznavanje biohemije neophodno je za procenu nivoa kondicije sportiste, prepoznavanje preopterećenja i prenaprezanja, kao i za pravilnu organizaciju ishrane. Jedan od najvažnijih zadataka biohemije je pronalaženje efikasnih načina za kontrolu metabolizma, zasnovanih na dubokom poznavanju hemijskih transformacija, budući da stanje metabolizma određuje normalnost i patologiju. Rast i razvoj živog organizma, njegova sposobnost da izdrži vanjske utjecaje i aktivno se prilagođava novim uvjetima postojanja ovise o prirodi i brzini metaboličkih procesa.

Proučavanje adaptivnih promjena u metabolizmu omogućava nam da bolje razumijemo karakteristike prilagođavanja tijela fizičkoj aktivnosti i pronađemo učinkovita sredstva i metode za povećanje fizičkih performansi.

U borilačkim sportovima, problem fizičkog treninga oduvijek se smatrao jednim od najvažnijih, koji određuju nivo sportskih postignuća.

Uobičajeni pristup određivanju metoda treninga zasniva se na empirijskim zakonima koji formalno opisuju fenomene sportskog treninga.

Međutim, fizičke kvalitete same po sebi ne mogu postojati. Pojavljuju se kao rezultat centralnog nervnog sistema koji kontroliše mišiće koji se kontrahuju i troše metaboličku energiju.

Teorijski pristup zahteva konstruisanje modela tela sportiste, uzimajući u obzir dostignuća svetske sportske biologije. Za kontrolu procesa adaptacije u pojedinim ćelijama organa ljudskog tijela potrebno je poznavati strukturu organa, mehanizme njegovog funkcionisanja i faktore koji osiguravaju ciljni smjer procesa adaptacije.

1. Skeletni mišići, mišićni proteini i biohemijski procesi u mišićima

Skeletni mišići sadrže veliku količinu neproteinskih supstanci koje lako prelaze iz zgnječenih mišića u vodenu otopinu nakon precipitacije proteina. ATP je direktan izvor energije ne samo za različite fiziološke funkcije (kontrakcije mišića, nervna aktivnost, prijenos nervnog uzbuđenja, procesi sekrecije itd.), već i za plastične procese koji se odvijaju u tijelu (izgradnja i obnova tkivnih proteina, biološki sinteze). Postoji stalna konkurencija između ova dva aspekta života - snabdijevanja energijom fizioloških funkcija i energetskog opskrbe plastičnih procesa. Izuzetno je teško dati određene standardne norme za biohemijske promjene koje se dešavaju u organizmu sportiste prilikom bavljenja ovim ili drugim sportom. Čak i kod izvođenja pojedinačnih vježbi u čistom obliku (atletsko trčanje, klizanje, skijanje), tok metaboličkih procesa može se značajno razlikovati kod različitih sportista u zavisnosti od vrste njihove nervne aktivnosti, uticaja okoline itd. Skeletni mišići sadrže 75-80 % vode i 20-25% suve materije. 85% suvog ostatka su proteini; preostalih 15% čine različiti ekstrakti koji sadrže i bez azota, fosforna jedinjenja, lipoidi i mineralne soli. Proteini mišića. Sarkoplazmatski proteini čine do 30% svih mišićnih proteina.

Proteini mišićnih fibrila čine oko 40% svih mišićnih proteina. Proteini mišićnih vlakana uključuju prvenstveno dva glavna proteina - miozin i aktin. Miozin je protein tipa globulina sa molekulskom težinom od oko 420.000 Sadrži mnogo glutaminske kiseline, lizina i leucina. Osim toga, zajedno s drugim aminokiselinama, sadrži cistein, pa stoga ima slobodne grupe - SH. Miozin se nalazi u mišićnim vlaknima u debelim filamentima „diska A“, i to ne haotično, već strogo uređeno. Molekuli miozina imaju filamentoznu (fibrilarnu) strukturu. Prema Huxleyju, njihova dužina je oko 1500 A, debljina je oko 20 A. Na jednom kraju imaju zadebljanje (40 A). Ovi krajevi njegovih molekula usmjereni su u oba smjera iz “M zone” i formiraju zadebljanja u obliku štapa na nastavcima debelih filamenata. Miozin je esencijalna komponenta kontraktilnog kompleksa i istovremeno ima enzimsku aktivnost (adenozin trifosfataza), katalizujući razgradnju adenozin trifosforne kiseline (ATP) u ADP i ortofosfat. Aktin ima mnogo manju molekularnu težinu od miozina (75.000) i može postojati u dva oblika - globularnom (G-aktin) i fibrilarnom (F-aktin), koji se mogu transformirati jedan u drugi. Molekuli prvog imaju okrugli oblik; druga molekula, koja je polimer (kombinacija nekoliko molekula) G-aktina, je filamentozna. G-aktin ima nizak viskozitet, F-aktin visok viskozitet. Prelazak jednog oblika aktina u drugi olakšavaju mnogi joni, posebno K+ i Mg++. Tokom mišićne aktivnosti, G-aktin se transformiše u F-aktin. Potonji se lako kombinuje sa miozinom, formirajući kompleks koji se zove aktomiozin i kontraktilni je supstrat mišića, sposoban za mehanički rad. U mišićnim vlaknima, aktin se nalazi u tankim filamentima „J diska“, koji se proteže u gornju i donju trećinu „A diska“, gde je aktin povezan sa miozinom preko kontakata između procesa tankih i debelih filamenata. Osim miozina i aktina, u miofibrilima su pronađeni i neki drugi proteini, posebno u vodi topljivi protein tropomiozin, kojeg ima posebno u glatkim mišićima i mišićima embrija. Vlakna sadrže i druge proteine ​​rastvorljive u vodi koji imaju enzimsku aktivnost” (deaminaza adenilne kiseline itd.). Proteini mitohondrija i ribozoma su uglavnom proteini enzima. Konkretno, mitohondrije sadrže enzime aerobne oksidacije i respiratorne fosforilacije, a ribosomi sadrže rRNA vezanu za proteine. Proteini jezgara mišićnih vlakana su nukleoproteini koji u svojim molekulima sadrže deoksiribonukleinske kiseline.

Proteini strome mišićnih vlakana, koji čine oko 20% svih mišićnih proteina. Od stromalnih proteina, nazvanih po A.Ya. Miostromini Danilevskog, izgradili su sarkolemu i, očigledno, „Z diskove“ koji povezuju tanke aktinske filamente sa sarkolemom. Moguće je da se miostromini nalaze zajedno s aktinom u tankim filamentima “J diskova”. ATP je direktan izvor energije ne samo za različite fiziološke funkcije (kontrakcije mišića, nervna aktivnost, prijenos nervnog uzbuđenja, procesi sekrecije itd.), već i za plastične procese koji se odvijaju u tijelu (izgradnja i obnova tkivnih proteina, biološki sinteze). Postoji stalna konkurencija između ova dva aspekta života - snabdijevanja energijom fizioloških funkcija i energetskog opskrbe plastičnih procesa. Povećanje specifične funkcionalne aktivnosti uvijek je praćeno povećanjem potrošnje ATP-a i, posljedično, smanjenjem mogućnosti njegovog korištenja za biološke sinteze. Kao što je poznato, u tkivima tijela, uključujući i mišiće, njihovi proteini se stalno obnavljaju, ali su procesi razgradnje i sinteze strogo izbalansirani i nivo sadržaja proteina ostaje konstantan. Tokom mišićne aktivnosti, obnavljanje proteina je inhibirano, a što je više, sadržaj ATP-a u mišićima se više smanjuje. Shodno tome, tokom vježbanja maksimalnog i submaksimalnog intenziteta, kada se resinteza ATP-a odvija pretežno anaerobno, a najmanje potpuno, obnavljanje proteina će biti inhibirano u većoj mjeri nego pri radu srednjeg i umjerenog intenziteta, kada dominiraju energetski visoko efikasni procesi respiratorne fosforilacije. Inhibicija obnove proteina je posljedica nedostatka ATP-a, koji je neophodan kako za proces razgradnje, tako i (posebno) za proces njihove sinteze. Zbog toga, tokom intenzivne mišićne aktivnosti, ravnoteža između razgradnje i sinteze proteina je poremećena, pri čemu prvi prevladava nad drugim. Sadržaj proteina u mišićima blago se smanjuje, a povećava se sadržaj polipeptida i supstanci koje sadrže dušik neproteinske prirode. Neke od ovih supstanci, kao i neki niskomolekularni proteini, ostavljaju mišiće u krv, gdje se u skladu s tim povećava sadržaj proteina i neproteinskog dušika. U ovom slučaju, protein se također može pojaviti u urinu. Sve ove promjene su posebno značajne tokom vježbi snage visokog intenziteta. Uz intenzivnu mišićnu aktivnost, stvaranje amonijaka se povećava i kao rezultat deaminacije dijela adenozin monofosforne kiseline, koja nema vremena da se ponovo sintetizira u ATP, kao i zbog cijepanja amonijaka od glutamina, koji se pojačava. pod uticajem povećanog sadržaja anorganskih fosfata u mišićima, aktivirajući enzim glutaminazu. Povećava se sadržaj amonijaka u mišićima i krvi. Eliminacija nastalog amonijaka može se odvijati uglavnom na dva načina: vezivanjem amonijaka sa glutaminskom kiselinom da nastane glutamin ili stvaranjem uree. Međutim, oba ova procesa zahtijevaju sudjelovanje ATP-a i stoga (zbog smanjenja njegovog sadržaja) doživljavaju poteškoće tokom intenzivne mišićne aktivnosti. Tokom mišićne aktivnosti srednjeg i umjerenog intenziteta, kada dolazi do resinteze ATP-a uslijed respiratorne fosforilacije, eliminacija amonijaka je značajno pojačana. Smanjuje se njegov sadržaj u krvi i tkivima, a povećava se stvaranje glutamina i uree. Zbog nedostatka ATP-a tokom mišićne aktivnosti maksimalnog i submaksimalnog intenziteta, poremećene su i brojne druge biološke sinteze. Konkretno, sinteza acetilholina u motornim nervnim završecima, što negativno utječe na prijenos nervnog uzbuđenja na mišiće.

2. Biohemijske promjene u tijelu borilačkih sportista

Energetske potrebe tijela (radnih mišića) zadovoljavaju se, kao što je poznato, na dva glavna načina - anaerobni i aerobni. Omjer ova dva puta proizvodnje energije varira u različitim vježbama. Prilikom izvođenja bilo koje vježbe praktično funkcionišu sva tri energetska sistema: anaerobna fosfagenska (alaktat) i mliječna kiselina (glikolitička) i aerobna (kiseonik, oksidativna) “zone” njihovog djelovanja se djelomično preklapaju. Stoga je teško izolovati „neto“ doprinos svakog od energetskih sistema, posebno kada rade u relativno kratkom maksimalnom trajanju često kombinovani u parove, fosfagen sa laktacidom, laktacid sa kiseonikom. Prvi je naznačen sistem čiji je energetski doprinos veći. Prema relativnom opterećenju anaerobnog i aerobnog energetskog sistema, sve vježbe se mogu podijeliti na anaerobne i aerobne. Prvi - s prevlastom anaerobne, drugi - aerobna komponenta proizvodnje energije Vodeći kvalitet pri izvođenju anaerobnih vježbi je snaga (brzinsko-snažne sposobnosti), pri izvođenju aerobnih vježbi - izdržljivost. Odnos različitih sistema proizvodnje energije u velikoj meri određuje prirodu i stepen promena u aktivnosti različitih fizioloških sistema koji obezbeđuju izvođenje različitih vežbi.

Postoje tri grupe anaerobnih vježbi: - maksimalna anaerobna snaga (anaerobna snaga); - blizu maksimalne anaerobne snage; - submaksimalna anaerobna snaga (anaerobno-aerobna snaga). Vježbe maksimalne anaerobne snage (anaerobne snage) su vježbe sa gotovo isključivo anaerobnim načinom opskrbe radnim mišićima energijom: anaerobna komponenta u ukupnoj proizvodnji energije kreće se od 90 do 100%. Obezbeđuje ga uglavnom fosfagenski energetski sistem (ATP + CP) uz izvesno učešće sistema mlečne kiseline (glikolitičkog). Rekordna maksimalna anaerobna snaga koju su razvili vrhunski sportisti tokom sprinta dostiže 120 kcal/min. Moguće maksimalno trajanje takvih vježbi je nekoliko sekundi. Do jačanja aktivnosti vegetativnih sistema dolazi postepeno tokom rada. Zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tokom njihovog izvođenja funkcije cirkulacije i disanja nemaju vremena da dostignu svoj mogući maksimum. Tokom maksimalne anaerobne vežbe, sportista ili uopšte ne diše ili uspeva da završi samo nekoliko ciklusa disanja. Shodno tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimalne. Puls se povećava i prije starta (do 140-150 otkucaja/min) i nastavlja da raste tokom vježbe, dostižući svoju najvišu vrijednost odmah nakon završetka - 80-90% od maksimuma (160-180 otkucaja/min).

Budući da su energetska osnova ovih vežbi anaerobni procesi, jačanje aktivnosti kardio-respiratornog (transport kiseonika) sistema praktično nema značaja za snabdevanje energijom same vežbe. Koncentracija laktata u krvi tokom rada se vrlo malo menja, iako u mišićima koji rade može dostići 10 mmol/kg ili čak i više na kraju rada. Koncentracija laktata u krvi nastavlja da raste nekoliko minuta nakon prestanka rada i dostiže maksimum od 5-8 mmol/l. Prije izvođenja anaerobne vježbe, koncentracija glukoze u krvi se lagano povećava. Prije i kao rezultat njihove primjene, koncentracija kateholamina (adrenalina i norepinefrina) i hormona rasta u krvi se značajno povećava, ali se koncentracija inzulina blago smanjuje; koncentracije glukagona i kortizola se ne mijenjaju primjetno. Vodeći fiziološki sistemi i mehanizmi koji određuju sportske rezultate u ovim vježbama su centralna nervna regulacija mišićne aktivnosti (koordinacija pokreta sa ispoljavanjem velike mišićne snage), funkcionalna svojstva neuromišićnog sistema (brzina-snaga), kapacitet i snaga fosfagenskog energetskog sistema radnih mišića.

Vježbe blizu maksimalne anaerobne snage (mješovita anaerobna snaga) su vježbe s pretežno anaerobnim napajanjem mišića koji rade. Anaerobna komponenta u ukupnoj proizvodnji energije iznosi 75-85% - dijelom zbog fosfagena, a u većoj mjeri zbog energetskog sistema mliječne kiseline (glikolitičke). Moguće maksimalno trajanje ovakvih vježbi za izvanredne sportiste kreće se od 20 do 50 sekundi. Da bi se obezbedila energija za ove vežbe, značajno povećanje aktivnosti sistema za transport kiseonika već igra određenu energetsku ulogu, što je veća što je vežba duže.

Tokom vježbe plućna ventilacija se brzo povećava, tako da do kraja vježbe, koja traje oko 1 minut, može dostići 50-60% maksimalne radne ventilacije za datog sportistu (60-80 l/min). Koncentracija laktata u krvi nakon vježbanja je vrlo visoka - do 15 mmol/l kod kvalifikovanih sportista. Akumulacija laktata u krvi povezana je s vrlo velikom stopom njegovog stvaranja u mišićima koji rade (kao rezultat intenzivne anaerobne glikolize). Koncentracija glukoze u krvi je blago povećana u odnosu na stanje mirovanja (do 100-120 mg%). Hormonske promjene u krvi slične su onima koje se dešavaju tijekom vježbanja maksimalne anaerobne snage.

Vodeći fiziološki sistemi i mehanizmi koji određuju atletske performanse u vježbama blizu maksimalne anaerobne snage su isti kao u vježbama prethodne grupe, a pored toga i snaga mliječno-kiselinskog (glikolitičkog) energetskog sistema mišića koji rade. Vježbe submaksimalne anaerobne snage (anaerobno-aerobne snage) su vježbe u kojima prevladava anaerobna komponenta opskrbe mišićima koji rade energijom. U ukupnoj proizvodnji energije u tijelu ona dostiže 60-70% i obezbjeđuje se uglavnom iz energetskog sistema mliječne kiseline (glikolitičke). Značajan udio u opskrbi energijom za ove vježbe pripada sistemu kiseonika (oksidativni, aerobni). Moguće maksimalno trajanje takmičarskih vježbi za vrhunske sportiste je od 1 do 2 minute. Snaga i maksimalno trajanje ovih vježbi su takvi da se u procesu njihove realizacije koriste pokazatelji učinka. Sistem transporta kiseonika (otkucaji srca, minutni volumen, PV, brzina potrošnje O2) može biti blizu ili čak dostići maksimalne vrednosti za datog sportistu. Što je vježba duža, ovi pokazatelji su veći na ciljnoj liniji i veći je udio proizvodnje aerobne energije tokom vježbe. Nakon ovih vježbi, u radnim mišićima i krvi bilježi se vrlo visoka koncentracija laktata - do 20-25 mmol/l. Dakle, trenažna i takmičarska aktivnost borilačkih sportista odvija se pri približno maksimalnom opterećenju mišića sportaša. Istovremeno, energetske procese koji se odvijaju u tijelu karakterizira činjenica da, zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tokom njihovog izvođenja funkcije cirkulacije i disanja nemaju vremena da dostignu mogući maksimum. Tokom maksimalne anaerobne vežbe, sportista ili uopšte ne diše ili uspeva da završi samo nekoliko ciklusa disanja. Shodno tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimalne.

Osoba izvodi fizičke vježbe i troši energiju koristeći neuromišićni sistem. Neuromišićni sistem je skup motoričkih jedinica. Svaka motorna jedinica uključuje motorni neuron, akson i skup mišićnih vlakana. Količina MU ostaje nepromijenjena kod ljudi. Količina MV u mišiću je moguća i može se mijenjati tokom treninga, ali ne više od 5%. Stoga ovaj faktor u rastu mišićne funkcionalnosti nema praktičan značaj. Unutar CF dolazi do hiperplazije (povećanja broja elemenata) mnogih organela: miofibrila, mitohondrija, sarkoplazmatskog retikuluma (SRR), globula glikogena, mioglobina, ribozoma, DNK, itd. Broj kapilara koji opslužuju CF se također mijenja. Miofibril je specijalizirana organela mišićnog vlakna (ćelije). Ima približno jednak poprečni presjek kod svih životinja. Sastoji se od sarkomera povezanih u nizu, od kojih svaki uključuje aktinske i miozinske filamente. Između aktinskih i miozinskih filamenata mogu se stvarati mostovi, a trošenjem energije sadržane u ATP-u mostovi mogu rotirati, tj. kontrakcija miofibrila, kontrakcija mišićnih vlakana, kontrakcija mišića. Mostovi se formiraju u prisustvu jona kalcijuma i ATP molekula u sarkoplazmi. Povećanje broja miofibrila u mišićnom vlaknu dovodi do povećanja njegove snage, brzine kontrakcije i veličine. Zajedno s rastom miofibrila rastu i druge organele koje opslužuju miofibrile, na primjer, sarkoplazmatski retikulum. Sarkoplazmatski retikulum je mreža unutrašnjih membrana koja formira vezikule, tubule i cisterne. U MV, SPR formira rezervoare iona kalcijuma (Ca) koji se akumuliraju u tim rezervoarima. Pretpostavlja se da su glikolitički enzimi vezani za SPR membrane, stoga, kada se zaustavi pristup kiseonika, dolazi do značajnog oticanja kanala. Ovaj fenomen je povezan sa akumulacijom vodikovih jona (H), koji uzrokuju djelomičnu destrukciju (denaturaciju) proteinskih struktura i dodavanje vode radikalima proteinskih molekula. Za mehanizam mišićne kontrakcije, brzina ispumpavanja Ca iz sarkoplazme je od fundamentalnog značaja, jer se time osigurava proces opuštanja mišića. Natrijum, kalijum i kalcijum pumpe ugrađene su u SPR membrane, pa se može pretpostaviti da bi povećanje površine SPR membrane u odnosu na masu miofibrila trebalo da dovede do povećanja brzine MV relaksacije.

Slijedom toga, povećanje maksimalne brzine ili brzine opuštanja mišića (vremenski interval od kraja električne aktivacije mišića do pada mehaničke napetosti u njemu na nulu) trebao bi ukazivati ​​na relativno povećanje membrana SPR-a. Održavanje maksimalnog tempa osigurano je rezervama u MV ATP, KrF, masom miofibrilarnih mitohondrija, masom sarkoplazmatskih mitohondrija, masom glikolitičkih enzima i puferskim kapacitetom sadržaja mišićnih vlakana i krvi.

Svi ovi faktori utiču na proces snabdijevanja mišićne kontrakcije energijom, međutim, sposobnost održavanja maksimalnog tempa treba prvenstveno ovisiti o mitohondrijama SPR-a. Povećanjem količine oksidativnog MV-a ili, drugim riječima, aerobnog kapaciteta mišića povećava se trajanje vježbe pri maksimalnoj snazi. To je zbog činjenice da održavanje koncentracije CrF tokom glikolize dovodi do acidifikacije MV, inhibicije procesa potrošnje ATP-a zbog nadmetanja H jona sa Ca jonima u aktivnim centrima miozinskih glava. Stoga proces održavanja koncentracije CrF-a, uz dominaciju aerobnih procesa u mišićima, postaje sve efikasniji kako se vježba izvodi. Također je važno da mitohondrije aktivno apsorbiraju vodikove ione, pa je pri izvođenju kratkotrajnih ekstremnih vježbi (10-30 s) njihova uloga ograničenija na puferiranje zakiseljavanja stanica. Dakle, adaptacija na mišićni rad se odvija kroz rad svake ćelije sportiste, na osnovu energetskog metabolizma tokom života ćelije. Osnova ovog procesa je potrošnja ATP-a tokom interakcije jona vodonika i kalcijuma.

Povećanje zabavne vrijednosti borbi podrazumijeva značajno povećanje aktivnosti borbe uz istovremeno povećanje broja izvedenih tehničkih radnji. Uzimajući ovo u obzir, javlja se pravi problem koji se odnosi na činjenicu da će sa povećanim intenzitetom takmičarske utakmice na pozadini progresivnog fizičkog umora doći do privremene automatizacije motoričke sposobnosti sportaša.

U sportskoj praksi to se obično manifestuje u drugoj polovini takmičarske utakmice koja se održava velikim intenzitetom. U ovom slučaju (naročito ako sportista nema vrlo visok nivo posebne izdržljivosti) uočavaju se značajne promene pH krvi (ispod 7,0 konvencionalnih jedinica), što ukazuje na izuzetno nepovoljnu reakciju sportiste na rad takvog intenziteta. Poznato je da, na primjer, stabilno narušavanje ritmičke strukture motoričke sposobnosti rvača pri izvođenju bacanja u leđa počinje s razinom fizičkog umora pri pH vrijednosti krvi ispod 7,2 arb. jedinice

S tim u vezi, postoje dva moguća načina za povećanje stabilnosti motoričkih sposobnosti borilačkih vještina: a) podići nivo posebne izdržljivosti do te mjere da mogu izvesti borbu bilo kojeg intenziteta bez izraženog fizičkog umora (reakcija opterećenje ne bi trebalo dovesti do acidotskih pomaka ispod pH vrijednosti jednakih 7,2 konvencionalne jedinice); b) osigurati stabilno ispoljavanje motoričkih sposobnosti u svim ekstremnim situacijama ekstremne fizičke aktivnosti pri pH vrijednostima krvi koje dostižu 6,9 konvencionalnih vrijednosti. jedinice U okviru prvog smjera proveden je prilično veliki broj specijalnih studija koje su utvrdile stvarne načine i izglede za rješavanje problema ubrzanog treninga posebne izdržljivosti kod sportista borilačkih vještina. Što se tiče drugog problema, do danas nema realnih, praktično značajnih pomaka.

4. Problem oporavka u sportu

Jedan od najvažnijih uslova za intenziviranje trenažnog procesa i dalje povećanje sportskih performansi je široka i sistematska upotreba restorativnih sredstava. Racionalni oporavak je od posebnog značaja za vreme ekstremnog i skoro maksimalnog fizičkog i psihičkog stresa – obavezni sateliti treninga i takmičenja u savremenom sportu. Očigledno je da upotreba sistema restaurativnih sredstava čini neophodnom jasno razvrstavanje procesa restauracije u uslovima sportske aktivnosti.

Specifičnost promjena oporavka, određena prirodom sportske aktivnosti, obimom i intenzitetom trenažnog i takmičarskog opterećenja, te općim režimom, određuje specifične mjere usmjerene na vraćanje performansi. N.I. Volkov identificira sljedeće vrste oporavka kod sportista: trenutni (posmatranje tokom rada), hitan (nakon završetka opterećenja) i odgođeni (više sati nakon završetka rada), kao i nakon kroničnog prenaprezanja (tzv. oporavak od stresa). Treba napomenuti da se navedene reakcije provode u pozadini periodičnog oporavka zbog potrošnje energije u normalnim životnim uvjetima.

Njegov karakter je u velikoj mjeri određen funkcionalnim stanjem tijela. Za organizaciju racionalne upotrebe sredstava za oporavak potrebno je jasno razumijevanje dinamike procesa oporavka u uvjetima sportske aktivnosti. Dakle, funkcionalne promjene koje se razvijaju u procesu kontinuiranog oporavka imaju za cilj obezbjeđivanje povećanih energetskih potreba organizma, nadoknađivanje povećane potrošnje biološke energije u procesu mišićne aktivnosti. Metaboličke transformacije zauzimaju centralno mjesto u obnavljanju troškova energije.

Odnos utroška energije organizma i njegovog obnavljanja tokom rada omogućava da se fizička aktivnost podeli u 3 opsega: 1) opterećenja pri kojima je dovoljna aerobna podrška za rad; 2) opterećenja u kojima se uz aerobnu podršku radu koriste i anaerobni izvori energije, ali granica povećanja dotoka kiseonika u mišiće koji rade još nije prekoračena; 3) opterećenja kod kojih energetske potrebe premašuju mogućnosti oporavka struje, što je praćeno brzo razvijajućim zamorom. U određenim sportovima, za procjenu efikasnosti rehabilitacijskih mjera, preporučljivo je analizirati različite pokazatelje neuromišićnog sistema i koristiti psihološke testove. Korištenje u praksi rada sa vrhunskim sportašima dubinskih pregleda korištenjem opsežnog skupa alata i metoda omogućava nam da procijenimo učinkovitost prethodnih mjera rehabilitacije i odredimo taktiku sljedećih. Testiranje oporavka zahtijeva postepene preglede koji se provode u sedmičnim ili mjesečnim ciklusima obuke. Učestalost ovih pregleda i metode istraživanja određuju lekar i trener u zavisnosti od vrste sporta, prirode opterećenja u datom trenažnom periodu, restorativnih sredstava koja se koriste i individualnih karakteristika sportiste.

5 . Osobine metaboličkih stanja kod ljudi tokom mišićne aktivnosti

Stanje metabolizma u ljudskom tijelu karakterizira veliki broj varijabli. U uslovima intenzivne mišićne aktivnosti, najvažniji faktor od kojeg zavisi metaboličko stanje organizma je primena u oblasti energetskog metabolizma. Za kvantificiranje metaboličkih stanja kod ljudi tokom mišićnog rada, predlaže se korištenje tri vrste kriterija: a) kriterija snage, koji odražavaju brzinu konverzije energije u aerobnim i anaerobnim procesima; b) kriterijume kapaciteta koji karakterišu energetske rezerve tela ili ukupan obim metaboličkih promena koje su nastale tokom rada; c) kriterijumi efikasnosti koji određuju u kojoj meri se energija aerobnih i anaerobnih procesa koristi pri obavljanju mišićnog rada. Promjene u snazi ​​i trajanju vježbanja imaju različite efekte na aerobni i anaerobni metabolizam. Takvi pokazatelji snage i kapaciteta aerobnog procesa, kao što su veličina plućne ventilacije, nivo potrošnje kiseonika i unos kiseonika tokom rada, sistematski se povećavaju sa trajanjem vežbanja pri svakoj odabranoj vrednosti snage. Ovi pokazatelji se primjetno povećavaju sa povećanjem intenziteta rada u svim vremenskim intervalima vježbe. Pokazatelji maksimalne akumulacije mliječne kiseline u krvi i ukupnog duga kisika, koji karakteriziraju kapacitet anaerobnih izvora energije, malo se mijenjaju pri izvođenju vježbi umjerene snage, ali se primjetno povećavaju s povećanjem trajanja rada u intenzivnijim vježbama.

Zanimljivo je napomenuti da je pri najnižoj snazi ​​vježbanja, gdje sadržaj mliječne kiseline u krvi ostaje na konstantnom nivou od oko 50-60 mg, praktično nemoguće otkriti laktatni dio duga kisika; Nema prekomjernog oslobađanja ugljičnog dioksida povezanog s uništavanjem bikarbonata u krvi tijekom nakupljanja mliječne kiseline. Može se pretpostaviti da zabilježeni nivo akumulacije mliječne kiseline u krvi još ne prelazi one granične vrijednosti, iznad kojih se uočava stimulacija oksidativnih procesa povezanih s eliminacijom duga laktatnog kisika. Indikatori aerobnog metabolizma nakon kratkog perioda kašnjenja (oko 1 minuta) povezanog s treningom pokazuju sistemski porast s povećanjem vremena vježbanja.

U periodu uhodavanja dolazi do naglašenog porasta anaerobnih reakcija koje dovode do stvaranja mliječne kiseline. Povećanje snage vježbanja prati proporcionalno povećanje aerobnih procesa. Povećanje intenziteta aerobnih procesa sa povećanjem snage utvrđeno je samo kod vježbi koje traju duže od 0,5 minuta. Prilikom izvođenja intenzivnih kratkotrajnih vježbi uočava se smanjenje aerobnog metabolizma. Povećanje veličine ukupnog duga za kisik zbog stvaranja laktatne frakcije i pojave viška oslobađanja ugljičnog dioksida uočava se samo u onim vježbama čija je snaga i trajanje dovoljna za akumulaciju mliječne kiseline preko 50-60 mg. %. Prilikom izvođenja vježbi male snage, promjene pokazatelja aerobnih i anaerobnih procesa pokazuju suprotan smjer s povećanjem snage, promjene u ovim procesima se mijenjaju u jednosmjerne;

U dinamici pokazatelja brzine potrošnje kisika i "viška" oslobađanja ugljičnog dioksida tijekom vježbanja, otkriva se fazni pomak u periodu oporavka nakon završetka rada, dolazi do sinhronizacije pomaka u ovim pokazateljima. Promjene u potrošnji kisika i razine mliječne kiseline u krvi s povećanjem vremena oporavka nakon intenzivnog vježbanja jasno pokazuju fazne razlike. Problem umora u biohemiji sporta jedan je od najtežih i još uvijek daleko od rješenja. U svom najopštijem obliku, umor se može definirati kao stanje tijela koje nastaje kao rezultat produžene ili naporne aktivnosti i karakterizira ga smanjenje performansi. Subjektivno, osoba to doživljava kao osjećaj lokalnog umora ili općeg umora. Dugoročne studije omogućavaju podjelu biohemijskih faktora koji ograničavaju učinak u tri grupe koje su međusobno povezane.

To su, prije svega, biohemijske promjene u centralnom nervnom sistemu uzrokovane kako samim procesom motoričke ekscitacije tako i proprioceptivnim impulsima sa periferije. Drugo, radi se o biohemijskim promjenama skeletnih mišića i miokarda uzrokovane njihovim radom i trofičkim promjenama u nervnom sistemu. Treće, to su biohemijske promene u unutrašnjem okruženju tela, koje zavise kako od procesa koji se odvijaju u mišićima, tako i od uticaja nervnog sistema. Uobičajene karakteristike umora su neravnoteža fosfatnih makroerga u mišićima i mozgu, kao i smanjenje aktivnosti ATPaze i koeficijenta fosforilacije u mišićima. Međutim, umor povezan s radom visokog intenziteta i dugog trajanja također ima neke specifičnosti. Osim toga, biohemijske promjene tokom umora uzrokovane kratkotrajnom mišićnom aktivnošću karakterizira značajno veći gradijent nego pri mišićnoj aktivnosti umjerenog intenziteta, ali je trajanje blizu granice. Treba naglasiti da naglo smanjenje tjelesnih rezervi ugljikohidrata, iako je od velike važnosti, ne igra presudnu ulogu u ograničavanju performansi. Najvažniji faktor koji ograničava performanse je nivo ATP-a kako u samim mišićima tako i u centralnom nervnom sistemu.

Istovremeno, ne mogu se zanemariti biohemijske promjene u drugim organima, posebno u miokardu. Intenzivnim kratkotrajnim radom, razina glikogena i kreatin fosfata u njemu se ne mijenja, ali se povećava aktivnost oksidativnih enzima. Pri dugotrajnom radu može doći do smanjenja i nivoa glikogena i kreatin fosfata, kao i enzimske aktivnosti. Ovo je praćeno promjenama EKG-a koje ukazuju na distrofične procese, najčešće u lijevoj komori, a rjeđe u atrijumu. Dakle, umor karakterišu duboke biohemijske promene kako u centralnom nervnom sistemu tako i na periferiji, prvenstveno u mišićima. Štaviše, stepen biohemijskih promena u potonjem može se promeniti povećanjem performansi izazvanim dejstvom na centralni nervni sistem. I.M. je pisao o centralnoj nervnoj prirodi umora još 1903. godine. Sechenov. Od tog vremena podaci o ulozi centralne inhibicije u mehanizmu umora rastu. Ne može se sumnjati u prisutnost difuzne inhibicije tokom umora uzrokovanog produženom mišićnom aktivnošću. Razvija se u centralnom nervnom sistemu i razvija se u njemu kroz interakciju centra i periferije sa vodećom ulogom prvog. Umor je posljedica promjena u organizmu uzrokovanih intenzivnom ili produženom aktivnošću, te zaštitna reakcija koja sprječava prelazak preko linije funkcionalnih i biohemijskih poremećaja koji su opasni za organizam i ugrožavaju njegovo postojanje.

Određenu ulogu u mehanizmu umora imaju i poremećaji metabolizma proteina i nukleinskih kiselina u nervnom sistemu. Prilikom dugotrajnog trčanja ili plivanja sa opterećenjem, koje izaziva značajan zamor, u motornim neuronima se uočava smanjenje nivoa RNK, dok se tokom dužeg, ali ne zamornog rada ne mijenja ili povećava. Budući da se hemija, a posebno aktivnost mišićnih enzima reguliše trofičkim uticajima nervnog sistema, može se pretpostaviti da promene u hemijskom statusu nervnih ćelija tokom razvoja zaštitne inhibicije izazvane umorom dovode do promena u trofičkom stanju nervnih ćelija. centrifugalni impulsi, koji dovode do poremećaja u regulaciji mišićne hemije.

Ovi trofički uticaji se očigledno vrše kroz kretanje biološki aktivnih supstanci duž aksoplazme eferentnih vlakana, koje je opisao P. Weiss. Konkretno, iz perifernih živaca je izolirana proteinska supstanca, koja je specifični inhibitor heksokinaze, sličan inhibitoru ovog enzima koji luči prednja hipofiza. Dakle, umor se razvija kroz interakciju centralnih i perifernih mehanizama sa vodećim i integrirajućim značajem prvih. Povezuje se kako s promjenama u nervnim stanicama, tako i sa refleksnim i humoralnim utjecajima s periferije. Biohemijske promene tokom umora mogu biti generalizovane, praćene opštim promenama u unutrašnjem okruženju organizma i poremećajima u regulaciji i koordinaciji različitih fizioloških funkcija (tokom duže fizičke aktivnosti sa značajnom mišićnom masom). Ove promjene mogu biti i više lokalne prirode, ne praćene značajnijim općim promjenama, već su ograničene samo na rad mišića i odgovarajućih grupa nervnih ćelija i centara (pri kratkotrajnom radu maksimalnog intenziteta ili dugotrajnom radu ograničenog broj mišića).

Umor (a posebno osjećaj umora) je zaštitna reakcija koja štiti tijelo od prekomjernih stupnjeva funkcionalne iscrpljenosti koji su opasni po život. Istovremeno, trenira fiziološke i biohemijske kompenzacijske mehanizme, stvarajući preduslove za procese oporavka i dalje povećavajući funkcionalnost i performanse organizma. Tokom odmora nakon mišićnog rada, normalni omjeri bioloških jedinjenja se obnavljaju kako u mišićima tako i u tijelu u cjelini. Ako tokom mišićnog rada dominiraju katabolički procesi neophodni za snabdijevanje energijom, onda za vrijeme odmora dominiraju anabolički procesi. Anabolički procesi zahtijevaju utrošak energije u obliku ATP-a, stoga su najizraženije promjene u području energetskog metabolizma, budući da se u periodu odmora ATP konstantno troši, te se stoga moraju obnoviti rezerve ATP-a. Anabolički procesi tokom perioda odmora su posledica kataboličkih procesa koji su se desili tokom rada. Tokom odmora, ATP, kreatin fosfat, glikogen, fosfolipidi i mišićni proteini se ponovo sintetiziraju, ravnoteža vode i elektrolita u tijelu se vraća u normalu, a oštećene ćelijske strukture se obnavljaju. Ovisno o općem smjeru biokemijskih promjena u tijelu i vremenu potrebnom za procese razdvajanja, razlikuju se dvije vrste procesa oporavka - hitni i napušteni oporavak. Hitan oporavak traje od 30 do 90 minuta nakon posla. U periodu hitnog oporavka eliminišu se proizvodi anaerobne razgradnje nakupljeni tokom rada, prvenstveno mliječna kiselina i dug kisika. Nakon završetka rada, potrošnja kisika nastavlja biti povišena u odnosu na stanje mirovanja. Ova prekomjerna potrošnja kisika naziva se dug kisika. Dug kiseonika je uvek veći od deficita kiseonika, a što je veći intenzitet i trajanje rada, to je ta razlika značajnija.

Tokom odmora, potrošnja ATP-a za mišićne kontrakcije prestaje i sadržaj ATP-a u mitohondrijima se povećava u prvim sekundama, što ukazuje na prelazak mitohondrija u aktivno stanje. Povećava se koncentracija ATP-a, povećavajući nivo prije rada. Povećava se i aktivnost oksidativnih enzima. Ali aktivnost glikogen fosforilaze naglo opada. Mliječna kiselina, kao što već znamo, je krajnji proizvod razgradnje glukoze u anaerobnim uvjetima. U početnom trenutku mirovanja, kada ostaje povećana potrošnja kisika, povećava se opskrba kisikom oksidativnih sistema mišića. Osim mliječne kiseline, oksidaciji su podložni i drugi metaboliti nakupljeni tokom rada: jantarna kiselina, glukoza; a u kasnijim fazama oporavka masne kiseline. Oporavak od kašnjenja traje dugo nakon završetka posla. Prije svega, utiče na procese sinteze struktura koje se koriste tokom rada mišića, kao i na uspostavljanje jonske i hormonske ravnoteže u tijelu. Tokom perioda oporavka, rezerve glikogena se akumuliraju u mišićima i jetri; ovi procesi oporavka se odvijaju u roku od 12-48 sati. Mliječna kiselina ulazeći u krv ulazi u stanice jetre, gdje se prvo javlja sinteza glukoze, a glukoza je direktni građevinski materijal za glikogen sintetazu, koja katalizuje sintezu glikogena. Proces resinteze glikogena je fazne prirode, koji se zasniva na fenomenu superkompenzacije. Superkompenzacija (preoporavak) je višak rezervi energetskih supstanci tokom perioda odmora do radnog nivoa. Superkompenzacija je prolazan fenomen. Sadržaj glikogena, koji se smanjio nakon rada, tokom odmora se povećava ne samo na prvobitni nivo, već i na viši nivo. Zatim dolazi do pada na početni (na radni) nivo, pa čak i malo niže, a onda dolazi do talasastog povratka na prvobitni nivo.

Trajanje faze superkompenzacije zavisi od trajanja rada i dubine biohemijskih promena koje izaziva u organizmu. Snažan kratkoročni rad uzrokuje brz početak i brz završetak faze superkompenzacije: kada se intramuskularne rezerve glikogena obnove, faza superkompenzacije se otkriva nakon 3-4 sata i završava nakon 12 sati. Nakon dužeg rada umjerene snage, superkompenzacija glikogena nastupa nakon 12 sati i završava između 48 i 72 sata nakon završetka rada. Zakon superkompenzacije važi za sva biološka jedinjenja i strukture koje se, u jednom ili drugom stepenu, troše ili poremete tokom mišićne aktivnosti i ponovo se sintetišu tokom odmora. Tu spadaju: kreatin fosfat, strukturni i enzimski proteini, fosfolipidi, ćelijska orgonela (mitohondrije, lizozomi). Nakon resinteze energetskih rezervi organizma, procesi resinteze fosfolipida i proteina su značajno pojačani, posebno nakon teškog rada snage, koji je praćen njihovim značajnim razgradnjom. Do obnavljanja nivoa strukturnih i enzimskih proteina dolazi u roku od 12-72 sata. Prilikom obavljanja poslova koji uključuju gubitak vode, rezerve vode i mineralnih soli treba dopuniti tokom perioda oporavka. Glavni izvor mineralnih soli je hrana.

6 . Biohemijska kontrola u borilačkim vještinama

Prilikom intenzivne mišićne aktivnosti u mišićima se stvaraju velike količine mliječne i pirogrožđane kiseline koje difundiraju u krv i mogu uzrokovati metaboličku acidozu tijela, što dovodi do umora mišića i praćeno je bolovima u mišićima, vrtoglavicom i mučninom. Takve metaboličke promjene povezane su s iscrpljivanjem tjelesnih pufer rezervi. Budući da je stanje pufer sistema organizma važno za ispoljavanje visokih fizičkih performansi, CBS indikatori se koriste u sportskoj dijagnostici. CBS indikatori, koji su normalno relativno konstantni, uključuju: - pH krvi (7,35-7,45); - pCO2 - parcijalni pritisak ugljičnog dioksida (H2CO3 + CO2) u krvi (35 - 45 mm Hg); - 5B - standardni bikarbonat krvne plazme HSOd, koji kada je krv potpuno zasićena kiseonikom iznosi 22-26 meq/l; - BB - puferske baze pune krvi ili plazme (43 - 53 meq/l) - indikator kapaciteta cjelokupnog pufer sistema krvi ili plazme; - L/86 - normalne puferske baze pune krvi pri fiziološkim vrijednostima pH i CO2 alveolarnog zraka; - BE - višak baze, odnosno alkalne rezerve (od - 2,4 do +2,3 meq/l) - indikator viška ili manjka pufera. CBS indikatori odražavaju ne samo promjene u sistemu pufera krvi, već i stanje respiratornog i ekskretornog sistema tijela. Stanje kiselinsko-bazne ravnoteže (ABC) u tijelu karakterizira konstantan pH krvi (7,34-7,36).

Utvrđena je inverzna korelacija između dinamike sadržaja laktata u krvi i promjena pH krvi. Promjenom ABS indikatora tokom mišićne aktivnosti moguće je pratiti reakciju tijela na fizičku aktivnost i rast kondicije sportaša, jer biohemijska kontrola ABS-a može odrediti jedan od ovih pokazatelja. Aktivna reakcija urina (pH) direktno ovisi o kiselo-baznom stanju tijela. Kod metaboličke acidoze kiselost urina raste na pH 5, a kod metaboličke alkaloze na pH 7. Tabela. Slika 3 prikazuje smjer promjene pH vrijednosti urina u odnosu na indikatore kiselo-baznog stanja plazme. Dakle, hrvanje kao sport karakteriše visok intenzitet mišićne aktivnosti. S tim u vezi, važno je kontrolisati razmjenu kiselina u tijelu sportiste. Najinformativniji pokazatelj ACS-a je vrijednost BE – alkalne rezerve, koja raste sa povećanjem kvalifikacija sportista, posebno onih koji su specijalizovani za brzinsko-snažne sportove.

Zaključak

U zaključku možemo reći da se trenažna i takmičarska aktivnost borilačkih umjetnika odvija pri približno maksimalnom opterećenju mišića sportaša. Istovremeno, energetske procese koji se odvijaju u tijelu karakterizira činjenica da, zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tokom njihovog izvođenja funkcije cirkulacije i disanja nemaju vremena da dostignu mogući maksimum. Tokom maksimalne anaerobne vežbe, sportista ili uopšte ne diše ili uspeva da završi samo nekoliko ciklusa disanja. Shodno tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimalne. Umor u takmičarskim i trenažnim aktivnostima borilačkih sportista nastaje usled skoro maksimalnog opterećenja mišića tokom čitavog perioda borbe.

Kao rezultat, povećava se pH u krvi, pogoršava se reakcija sportaša i njegova otpornost na napade neprijatelja. Za smanjenje umora preporučuje se korištenje glikolitičkih anaerobnih opterećenja u procesu treninga. Proces tragova koji stvara dominantni fokus može biti prilično uporan i inertan, što omogućava održavanje ekscitacije čak i kada se izvor iritacije ukloni.

Nakon završetka mišićnog rada, počinje oporavak, odnosno period nakon rada. Karakterizira ga stupanj promjene tjelesnih funkcija i vrijeme potrebno da se vrate na prvobitni nivo. Proučavanje perioda oporavka potrebno je za procjenu težine određenog posla, utvrđivanje njegove usklađenosti s mogućnostima tijela i određivanje trajanja potrebnog odmora. Biohemijska osnova motoričkih vještina borilačkih umjetnika direktno je povezana s ispoljavanjem sposobnosti snage, koje uključuju dinamičku, eksplozivnu i izometrijsku snagu. Adaptacija na mišićni rad se odvija kroz rad svake ćelije sportiste, na osnovu energetskog metabolizma tokom života ćelije. Osnova ovog procesa je potrošnja ATP-a tokom interakcije jona vodonika i kalcijuma. Borilačke vještine, kao sport, karakteriziraju mišićne aktivnosti visokog intenziteta. S tim u vezi, važno je kontrolisati razmjenu kiselina u tijelu sportiste. Najinformativniji pokazatelj ACS-a je vrijednost BE – alkalne rezerve, koja raste sa povećanjem kvalifikacija sportista, posebno onih koji su specijalizovani za brzinsko-snažne sportove.

Bibliografija

1. Volkov N.I. Biohemija mišićne aktivnosti. - M.: Olimpijski sport, 2001.

2. Volkov N.I., Oleynikov V.I. Bioenergetika sporta. - M: Sovjetski sport, 2011.

3. Maksimov D.V., Seluyanov V.N., Tabakov S.E. Fizička obuka borilačkih umjetnika. - M: Odjel TVT, 2011.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Mišićno-skeletni sistem citoplazme. Struktura i hemijski sastav mišićnog tkiva. Funkcionalna biohemija mišića. Bioenergetski procesi tokom mišićne aktivnosti. Biohemija fizičkog vežbanja. Biohemijske promene u mišićima tokom patologije.

priručnik za obuku, dodan 19.07.2009


Suština koncepta i glavne funkcije mišićne aktivnosti. Faza oporavka ljudskog organizma. Indikatori oporavka i sredstva koja ubrzavaju proces. Glavne fiziološke karakteristike brzog klizanja.

test, dodano 30.11.2008


Biohemijsko praćenje trenažnog procesa. Vrste laboratorijske kontrole. Sistem snabdevanja energijom tela. Karakteristike ishrane za sportiste. Načini konverzije energije. Stepen obučenosti, glavne vrste adaptacije, njihove karakteristike.

rad, dodato 22.01.2018


Mišići kao organi ljudskog tijela, koji se sastoje od mišićnog tkiva sposobnog za kontrakciju pod utjecajem nervnih impulsa, njihova klasifikacija i vrste, funkcionalna uloga. Osobine mišićnog rada ljudskog tijela, dinamičkog i statičkog.

prezentacija, dodano 23.04.2013


Skeletna mišićna masa kod odrasle osobe. Aktivni dio mišićno-koštanog sistema. Poprečno-prugasta mišićna vlakna. Građa skeletnih mišića, glavne grupe i glatke mišiće i njihov rad. Starosne karakteristike mišićnog sistema.

test, dodano 19.02.2009


Biohemijske analize u kliničkoj medicini. Proteini krvne plazme. Klinička biohemija bolesti jetre, gastrointestinalnog trakta, poremećaja hemostaze, anemije i transfuzije krvi, dijabetes melitusa, endokrinih bolesti.

priručnik za obuku, dodan 19.07.2009


Karakteristike izvora razvoja srčanog mišićnog tkiva, koji se nalaze u prekordijalnom mezodermu. Analiza diferencijacije kardiomiocita. Značajke strukture srčanog mišićnog tkiva. Suština procesa regeneracije srčanog mišićnog tkiva.

prezentacija, dodano 07.11.2012


Biohemijske analize u kliničkoj medicini. Patohemijski mehanizmi univerzalnih patoloških pojava. Klinička biohemija za reumatske bolesti, bolesti respiratornog sistema, bubrega i gastrointestinalnog trakta. Poremećaji sistema hemostaze.

priručnik za obuku, dodan 19.07.2009


Fizički i psihički razvoj djeteta u novorođenčadi i dojenačkoj dobi. Anatomske i fiziološke karakteristike predškolskog perioda života. Razvoj mišićnog sistema i skeleta kod dece osnovnoškolskog uzrasta. Period puberteta kod dece.

prezentacija, dodano 03.10.2015


Dobro formiran i funkcionalan mišićno-koštani sistem jedan je od glavnih uslova za pravilan razvoj djeteta. Upoznavanje sa osnovnim karakteristikama koštano-mišićnog sistema kod dece. Opće karakteristike grudnog koša novorođenčeta.

U sportskoj fiziologiji uobičajeno je razlikovati i podijeliti mišićnu aktivnost na zone snage: maksimalne, submaksimalne, visoke i umjerene. Postoji i druga podjela mišićnog rada ovisno o glavnim mehanizmima opskrbe energijom: u anaerobnoj, mješovitoj i aerobnoj zoni opskrbe energijom.

U svakom mišićnom radu, prije svega, treba razlikovati njegovu početnu (početnu) fazu i njen nastavak. Vreme početne faze zavisi od intenziteta rada: što je rad duži, to je početna faza intenzivnija i biohemijske promene u mišićima su tokom nje izraženije.

U prvim sekundama rada mišići dobijaju manje kiseonika nego što im je potrebno. Što je veći intenzitet rada i, shodno tome, veća je potreba za kiseonikom, to je veći nedostatak kiseonika. Stoga se u početnoj fazi resinteza ATP-a odvija isključivo anaerobno zbog reakcije kreatin kinaze i glikolize.

Ako je intenzitet mišićnog rada maksimalan, a trajanje shodno tome kratko, onda se završava u ovoj početnoj fazi. U ovom slučaju, potreba za kiseonikom neće biti zadovoljena.

Kada se radi na submaksimalnom intenzitetu, ali duže vrijeme, biohemijske promjene u početnoj fazi bit će manje dramatične, a sama početna faza će se skratiti. U tom slučaju će potrošnja kisika dostići MPC (maksimalne moguće vrijednosti), ali potreba za kisikom i dalje neće biti zadovoljena. U ovim uslovima, telo doživljava nedostatak kiseonika. Značaj puta kreatin kinaze će se smanjiti, glikoliza će se odvijati prilično intenzivno, ali će se mehanizmi aerobne resinteze ATP-a već aktivirati. Proces glikolize će uključivati ​​uglavnom glukozu koju krv donosi iz jetre, a ne glukozu formiranu iz mišićnog glikogena.

Prilikom mišićnog rada još slabijeg intenziteta i dužeg trajanja, nakon kratkotrajne početne faze, aerobnim mehanizmom dominira resinteza ATP-a, što je posljedica uspostavljanja prave ravnoteže između potrebe za kisikom i opskrbe kisikom. Dolazi do povećanja i stabilizacije nivoa ATP-a u mišićnim vlaknima, ali je taj nivo niži nego u mirovanju. Osim toga, postoji blagi porast nivoa kreatin fosfata.

Ako se tokom dugotrajnog mišićnog rada njegova snaga naglo poveća, tada se primjećuju iste pojave kao u početnoj fazi. Povećanje radne snage prirodno povlači povećanje potražnje za kisikom, koja se ne može odmah zadovoljiti. Kao rezultat, aktiviraju se anaerobni mehanizmi resinteze ATP-a.

Razmotrimo vremenski slijed aktivacije različitih puteva resinteze ATP-a. U prve 2-3 sekunde rada mišića, njegova opskrba energijom dolazi zbog razgradnje mišićnog ATP-a. Od 3 do 20 sekundi dolazi do resinteze ATP-a zbog razgradnje kreatin fosfata. Zatim, 30-40 sekundi od početka rada mišića, glikoliza dostiže svoj najveći intenzitet. Nadalje, procesi oksidativne fosforilacije počinju da igraju sve važniju ulogu u opskrbi energijom (slika 10).

Slika 10. Učešće različitih izvora energije u energetskom opskrbi mišićne aktivnosti, ovisno o njenom trajanju: 1 - razgradnja ATP-a, 2 - razgradnja kreatin fosfata,

3 – glikoliza, 4 – aerobna oksidacija

Snaga proizvodnje aerobne energije procjenjuje se MIC vrijednošću. Statistike pokazuju da muškarci u prosjeku imaju višu BMD od žena. Za sportiste je ova vrijednost znatno veća nego za netrenirane ljude. Među sportistima različitih specijalnosti, najveće vrijednosti VO2 max uočene su kod skijaša i trkača na duge staze.

Sistematska fizička aktivnost dovodi do povećanja broja mitohondrija u mišićnim ćelijama i do povećanja broja i aktivnosti enzima respiratornog lanca. Time se stvaraju uslovi za potpunije korišćenje ulaznog kiseonika i uspešnije snabdevanje energijom u treniranom telu.

Redovnim treningom povećava se broj žila koje opskrbljuju mišiće krvlju. Ovo stvara efikasniji sistem za snabdevanje mišića kiseonikom i glukozom, kao i za uklanjanje otpadnih produkata. Tokom dugotrajnog treninga, cirkulatorni i respiratorni sistem se prilagođavaju na način da se dug za kiseonik koji se pojavi nakon prvih vježbi naknadno može u potpunosti nadoknaditi. Sposobnost mišića da rade dugo vremena obično zavisi od brzine i efikasnosti njihove apsorpcije i upotrebe kiseonika.

Nekoliko riječi o ovom članku:
Prvo, kao što sam rekao u javnosti, ovaj članak je preveden s drugog jezika (iako je u principu blizak ruskom, ali je prijevod ipak prilično težak posao). Smiješno je to što sam nakon što sam sve preveo, na internetu našao mali dio ovog članka, već preveden na ruski. Izvinite na izgubljenom vremenu. U svakom slučaju..

Drugo, ovo je članak o biohemiji! Odavde moramo zaključiti da će to biti teško razumjeti, i koliko god se trudili da ga pojednostavite, ipak je nemoguće sve objasniti jednostavnim riječima, tako da veliku većinu opisanih mehanizama nisam objasnio jednostavnim jezikom. , kako ne bi još više zbunili čitaoce. Ako pažljivo i promišljeno čitate, moći ćete sve shvatiti. I treće, članak sadrži dovoljan broj pojmova (neki su ukratko objašnjeni u zagradama, neki ne, jer se ne mogu objasniti u dvije-tri riječi, a ako počnete da ih opisujete, članak može postati predugačak i potpuno nerazumljiv ). Stoga bih savjetovao korištenje internet pretraživača za one riječi čije značenje ne znate.

Pitanje poput: "Zašto objavljivati ​​tako složene članke ako ih je teško razumjeti?" Takvi članci su potrebni kako bi se razumjelo koji se procesi odvijaju u tijelu u određenom vremenskom periodu. Vjerujem da tek nakon poznavanja ovakvog materijala možete početi kreirati sisteme metodološke obuke za sebe. Ako ovo ne znate, onda će mnogi načini za promjenu tijela vjerovatno spadati u kategoriju "upiranje prstom u nebo", tj. Jasno je na čemu se zasnivaju. Ovo je samo moje mišljenje.

I još jedna molba: ako u članku postoji nešto što je po vašem mišljenju netačno, ili neka netačnost, napišite o tome u komentarima (ili mi pišite na PM).

Idi..

Ljudsko tijelo, a još više sportista, nikada ne radi u "linearnom" (nepromjenjivom) načinu. Vrlo često ga trenažni proces može natjerati da ide na najveću moguću za njega "brzinu". Kako bi izdržalo opterećenje, tijelo počinje optimizirati svoj rad pod ovom vrstom stresa. Ako uzmemo u obzir trening snage konkretno (bodibilding, powerlifting, dizanje tegova itd.), onda su naši mišići prvi koji će poslati signal ljudskom tijelu o potrebnim privremenim promjenama (adaptacijama).

Mišićna aktivnost uzrokuje promjene ne samo u radnim vlaknima, već dovodi i do biohemijskih promjena u cijelom tijelu. Povećanju energetskog metabolizma mišića prethodi značajno povećanje aktivnosti nervnog i humoralnog sistema.

U stanju prije lansiranja aktivira se djelovanje hipofize, korteksa nadbubrežne žlijezde i gušterače. Kombinirano djelovanje adrenalina i simpatičkog nervnog sistema dovodi do: ubrzanja otkucaja srca, povećanja volumena cirkulirajuće krvi, stvaranja u mišićima i prodiranja u krv metabolita energetskog metabolizma (CO2, CH3-CH (OH )-COOH, AMP). Dolazi do preraspodjele kalijevih jona, što dovodi do proširenja mišićnih krvnih sudova i sužavanja krvnih sudova u unutrašnjim organima. Navedeni faktori dovode do preraspodjele općeg protoka krvi u tijelu, poboljšavajući isporuku kisika radnim mišićima.

Budući da su unutarćelijske rezerve makroerga dovoljne za kratko vrijeme, energetski resursi tijela se mobiliziraju u stanju prije lansiranja. Pod uticajem adrenalina (hormona nadbubrežne žlijezde) i glukagona (hormona pankreasa), povećava se razgradnja glikogena jetre u glukozu, koja se krvotokom prenosi do mišića koji rade. Intramuskularni i hepatični glikogen je supstrat za resintezu ATP-a u kreatin fosfatu i glikolitičkim procesima.

Sa povećanjem trajanja rada (faza aerobne resinteze ATP-a), proizvodi razgradnje masti (masne kiseline i ketonska tijela) počinju igrati glavnu ulogu u opskrbi energijom mišićne kontrakcije. Lipolizu (proces razgradnje masti) aktiviraju adrenalin i somatotropin (također poznat kao “hormon rasta”). Istovremeno se povećava jetreno „upijanje“ i oksidacija lipida u krvi. Kao rezultat toga, jetra oslobađa značajne količine ketonskih tijela u krvotok, koja se oksidiraju u ugljični dioksid i vodu u mišićima koji rade. Procesi oksidacije lipida i ugljikohidrata odvijaju se paralelno, a funkcionalna aktivnost mozga i srca ovisi o količini potonjih. Stoga se u periodu aerobne resinteze ATP-a javljaju procesi glukoneogeneze - sinteza ugljikohidrata iz tvari ugljikovodične prirode. Ovaj proces reguliše nadbubrežni hormon kortizol. Glavni supstrat glukoneogeneze su aminokiseline. U malim količinama, stvaranje glikogena se dešava i iz masnih kiselina (jetra).

Prelazeći iz stanja mirovanja u aktivni mišićni rad, potreba za kisikom se značajno povećava, budući da je potonji konačni akceptor elektrona i protona vodika mitohondrijalnog respiratornog lanca u stanicama, osiguravajući procese aerobne resinteze ATP-a.

Na kvalitetu opskrbe kisikom rad mišića utječe „zakiseljavanje“ krvi metabolitima bioloških oksidacijskih procesa (mliječna kiselina, ugljični dioksid). Potonji utječu na kemoreceptore zidova krvnih žila, koji prenose signale u središnji nervni sistem, povećavajući aktivnost respiratornog centra produžene moždine (prijelazno područje između mozga i kičmene moždine).

Kisik iz zraka širi se u krv kroz zidove plućnih alveola (vidi sliku) i krvne kapilare zbog razlike u njegovim parcijalnim tlakovima:

1) Parcijalni pritisak u alveolarnom vazduhu je 100-105 mm. Hg st
2) Parcijalni pritisak u krvi u mirovanju je 70-80 mm. Hg st
3) Parcijalni pritisak u krvi pri aktivnom radu iznosi 40-50 mm. Hg st

Samo mali procenat kiseonika koji ulazi u krv otapa se u plazmi (0,3 ml na 100 ml krvi). Glavni dio je vezan u eritrocitima hemoglobinom:

Hb + O2 -> HbO2​

Hemoglobin- proteinska multimolekula koja se sastoji od četiri potpuno nezavisne podjedinice. Svaka podjedinica je povezana s hemom (hem je protetska grupa koja sadrži željezo).

Dodavanje kisika grupi hemoglobina koja sadrži željezo objašnjava se konceptom srodstva. Afinitet prema kiseoniku kod različitih proteina je različit i zavisi od strukture proteinske molekule.

Molekul hemoglobina može vezati 4 molekula kiseonika. Na sposobnost hemoglobina da veže kiseonik utiču sledeći faktori: temperatura krvi (što je niža, to bolje vezuje kiseonik, a njeno povećanje podstiče razgradnju oksi-hemoglobina); alkalna reakcija krvi.

Nakon vezivanja prvih molekula kiseonika, afinitet hemoglobina prema kiseoniku se povećava kao rezultat konformacionih promena u polipeptidnim lancima globina.
Krv obogaćena kiseonikom u plućima ulazi u sistemsku cirkulaciju (srce u mirovanju pumpa 5-6 litara krvi svake minute, a transportuje 250 - 300 ml O2). Tokom intenzivnog rada, za jednu minutu brzina pumpanja se povećava na 30-40 litara, a količina kiseonika koju nosi krv je 5-6 litara.

Jednom u radnim mišićima (zbog prisustva visokih koncentracija CO2 i povišene temperature) dolazi do ubrzanog razgradnje oksihemoglobina:

H-Hb-O2 -> H-Hb + O2​

Budući da je pritisak ugljičnog dioksida u tkivu veći nego u krvi, hemoglobin oslobođen kisika reverzibilno veže CO2, stvarajući karbaminohemoglobin:

H-Hb + CO2 -> H-Hb-CO2​

koji se u plućima razlaže do ugljičnog dioksida i vodikovih protona:

H-Hb-CO2 -> H + + Hb-+ CO2​

Protone vodika neutraliziraju negativno nabijene molekule hemoglobina, a ugljični dioksid se oslobađa u okoliš:

H + + Hb -> H-Hb​

Uprkos određenoj aktivaciji biohemijskih procesa i funkcionalnih sistema u predstartnom stanju, pri prelasku iz stanja mirovanja u intenzivan rad, uočava se određena neravnoteža između potrebe za kiseonikom i njegove isporuke. Količina kiseonika koja je neophodna da bi se organizam zadovoljio pri obavljanju mišićnog rada naziva se potreba organizma za kiseonikom. Međutim, povećana potreba za kiseonikom se ne može zadovoljiti neko vreme, pa je potrebno neko vreme da se pojača aktivnost respiratornog i cirkulatornog sistema. Stoga se početak svakog intenzivnog rada javlja u uslovima nedovoljne količine kiseonika - nedostatka kiseonika.

Ako se rad izvodi maksimalnom snagom u kratkom vremenskom periodu, tada je potražnja za kisikom tolika da se ne može zadovoljiti ni maksimalnom mogućom apsorpcijom kisika. Na primjer, pri trčanju na 100 m tijelo se snabdijeva kisikom za 5-10%, a 90-95% kisika stiže nakon cilja. Višak kiseonika koji se potroši nakon obavljenog posla naziva se dug kiseonika.

Prvi dio kiseonika, koji ide u resintezu kreatin fosfata (raspadnutog tokom rada), naziva se alaktički dug kiseonika; drugi dio kisika, koji ide na eliminaciju mliječne kiseline i resintezu glikogena, naziva se laktatni kisikov dug.

Crtanje. Priliv kiseonika, nedostatak kiseonika i dug kiseonika tokom dugotrajnog rada na različitim snagama. A - za laki rad, B - za teške poslove i C - za iscrpljujući rad; I - period uhodavanja; II - stabilno (A, B) i lažno stabilno (C) stanje tokom rada; III - period oporavka nakon izvođenja vježbe; 1 - alaktičke, 2 - glikolitičke komponente duga kiseonika (prema Volkov N.I., 1986).

Dug alaktatnog kiseonika kompenzuje relativno brzo (30 sek. - 1 min.). Karakterizira doprinos kreatin fosfata opskrbi energijom mišićne aktivnosti.

Dug za laktatni kiseonik kompletna nadoknada u roku od 1,5-2 sata po završetku posla. Označava udio glikolitičkih procesa u opskrbi energijom. Tokom dužeg intenzivnog rada, značajan udio drugih procesa je prisutan u formiranju laktatnog duga za kiseonik.

Izvođenje intenzivnog mišićnog rada nemoguće je bez intenziviranja metaboličkih procesa u nervnom tkivu i tkivima srčanog mišića. Najbolja energetska opskrba srčanog mišića određena je nizom biokemijskih i anatomskih i fizioloških karakteristika:
1. Srčani mišić je prožet izuzetno velikim brojem krvnih kapilara kroz koje teče krv sa visokom koncentracijom kiseonika.
2. Najaktivniji enzimi su aerobna oksidacija.
3. U mirovanju se kao energetski supstrati koriste masne kiseline, ketonska tijela i glukoza. Prilikom intenzivnog mišićnog rada, glavni energetski supstrat je mlečna kiselina.

Intenziviranje metaboličkih procesa u nervnom tkivu izražava se u sledećem:
1. Povećava se potrošnja glukoze i kiseonika u krvi.
2. Povećava se stopa obnavljanja glikogena i fosfolipida.
3. Povećava se razgradnja proteina i stvaranje amonijaka.
4. Ukupna količina visokoenergetskih rezervi fosfata se smanjuje.

Budući da se biohemijske promjene događaju u živim tkivima, prilično je problematično direktno ih promatrati i proučavati. Stoga, poznavajući osnovne obrasce metaboličkih procesa, glavni zaključci o njihovom toku donose se na osnovu rezultata testova krvi, urina i izdahnutog zraka. Na primjer, doprinos reakcije kreatin fosfata opskrbi mišića energijom procjenjuje se koncentracijom produkata razgradnje (kreatin i kreatinin) u krvi. Najtačniji pokazatelj intenziteta i kapaciteta mehanizama opskrbe aerobnom energijom je količina utrošenog kisika. Nivo razvoja glikolitičkih procesa procjenjuje se sadržajem mliječne kiseline u krvi kako tokom rada tako i u prvim minutama odmora. Promjene pokazatelja kiselinske ravnoteže omogućuju nam da izvučemo zaključak o sposobnosti tijela da se odupre kiselim metabolitima anaerobnog metabolizma.

Promjene u brzini metaboličkih procesa tijekom mišićne aktivnosti zavise od:
- Ukupan broj mišića koji su uključeni u rad;
- Način rada mišića (statički ili dinamički);
- Intenzitet i trajanje rada;
- Broj ponavljanja i pauze za odmor između vježbi.

Ovisno o broju mišića uključenih u rad, potonji se dijeli na lokalne (manje od 1/4 svih mišića uključeno je u izvođenje), regionalne i globalne (uključeno je više od 3/4 mišića).
Lokalni rad(šah, gađanje) - izaziva promjene u radu mišića bez izazivanja biohemijskih promjena u tijelu u cjelini.
Globalni rad(hodanje, trčanje, plivanje, skijaško trčanje, hokej itd.) - izaziva velike biohemijske promene u svim organima i tkivima tela, najjače aktivira aktivnost respiratornog i kardiovaskularnog sistema. Procenat aerobnih reakcija u opskrbi energijom mišića koji rade je izuzetno visok.
Statički način rada kontrakcija mišića dovodi do štipanja kapilara, što znači lošiju opskrbu mišića kisikom i energetskim supstratima. Anaerobni procesi djeluju kao opskrba energijom za aktivnost. Odmor nakon izvođenja statičkog rada trebao bi biti dinamički rad niskog intenziteta.
Dinamički način rada rad puno bolje snabdijeva kisik radnim mišićima, pa naizmjenična kontrakcija mišića djeluje kao neka vrsta pumpe, gurajući krv kroz kapilare.

Ovisnost biohemijskih procesa o snazi ​​obavljenog posla i njegovom trajanju izražava se na sljedeći način:
- Što je veća snaga (visoka stopa raspada ATP-a), veći je udio anaerobne resinteze ATP-a;
- Snaga (intenzitet) pri kojoj se postiže najviši stepen glikolitičkih procesa snabdijevanja energijom naziva se snaga iscrpljivanja.

Maksimalna moguća snaga se definira kao maksimalna anaerobna snaga. Snaga rada je obrnuto proporcionalna trajanju rada: što je snaga veća, to brže dolazi do biohemijskih promjena koje dovode do umora.

Iz svega rečenog može se izvući nekoliko jednostavnih zaključaka:
1) Tokom trenažnog procesa dolazi do intenzivne potrošnje raznih resursa (kiseonik, masne kiseline, ketoni, proteini, hormoni i još mnogo toga). Zato tijelo sportiste stalno treba da se snabdijeva korisnim tvarima (prehrana, vitamini, dodaci ishrani). Bez takve podrške postoji velika vjerovatnoća štete po zdravlje.
2) Prilikom prelaska na “borbeni” način, ljudskom tijelu je potrebno neko vrijeme da se prilagodi opterećenju. Zbog toga se ne treba previše opterećivati ​​od prve minute treninga – vaše tijelo jednostavno nije spremno za to.
3) Na kraju treninga, takođe treba da zapamtite da je, opet, potrebno vreme da telo pređe iz uzbuđenog stanja u mirno. Dobra opcija za rješavanje ovog problema je hlađenje (smanjenje intenziteta treninga).
4) Ljudsko tijelo ima svoje granice (otkucaje srca, pritisak, količina nutrijenata u krvi, brzina sinteze supstanci). Na osnovu toga, potrebno je odabrati za sebe optimalan trening u smislu intenziteta i trajanja, tj. pronađite sredinu u kojoj možete dobiti maksimalan pozitivan i minimum negativan.
5) Moraju se koristiti i statički i dinamički!
6) Nije sve tako komplikovano kao što se na prvi pogled čini.

Hajde da završimo ovde.​

P.S. Što se umora tiče, postoji još jedan članak (o kome sam juče pisao u jednom javnom postu - "Biohemijske promjene tokom umora i odmora." Upola je kraći i 3 puta jednostavniji od ovog, ali ne znam da li je Vrijedi objaviti ovdje samo što je sumira članak o superkompenzaciji i "toksinima umora". da li je to potrebno ili ne.

Mišićni sistem i njegove funkcije

kontrakcije, opšti pregled skeletnih mišića)

Postoje dvije vrste mišića: glatko(nevoljno) i prugasta(proizvoljno). Glatki mišići nalaze se u zidovima krvnih sudova i nekih unutrašnjih organa. Oni sužavaju ili šire krvne sudove, pomeraju hranu duž gastrointestinalnog trakta i skupljaju zidove bešike. Poprečnoprugasti mišići su svi skeletni mišići koji pružaju različite pokrete tijela. Poprečnoprugasti mišići uključuju i srčani mišić, koji automatski osigurava ritmičko funkcioniranje srca tijekom cijelog života. Osnovu mišića čine proteini, koji čine 80-85% mišićnog tkiva (isključujući vodu). Glavno svojstvo mišićnog tkiva je kontraktilnost, obezbjeđuju ga kontraktilni mišićni proteini - aktin i miozin.

Mišićno tkivo je veoma složeno. Mišić ima vlaknastu strukturu, svako vlakno je mišić u malom, kombinacija ovih vlakana čini mišić kao cjelinu. mišićna vlakna, zauzvrat, sastoji se od miofibrili Svaka miofibrila je podijeljena na naizmjenično svijetla i tamna područja. Tamne oblasti - protofibrili se sastoje od dugih lanaca molekula miozin, lake nastaju tanjim proteinskim nitima actina. Kada je mišić u nekontrahiranom (opuštenom) stanju, aktinski i miozinski filamenti su samo djelimično napredni jedan u odnosu na drugi, pri čemu je svaki miozinski filament suprotstavljen i okružen sa nekoliko aktinskih filamenata. Dublje napredovanje jedno u odnosu na drugo uzrokuje skraćivanje (kontrakciju) miofibrila pojedinih mišićnih vlakana i cijelog mišića u cjelini (slika 2.3).

Brojna nervna vlakna se približavaju i odlaze od mišića (princip refleksnog luka) (slika 2.4). Motorna (eferentna) nervna vlakna prenose impulse iz mozga i kičmene moždine, dovodeći mišiće u radno stanje; senzorna vlakna prenose impulse u suprotnom smjeru, obavještavajući centralni nervni sistem o mišićnoj aktivnosti. Preko simpatičkih nervnih vlakana regulišu se metabolički procesi u mišićima, pri čemu se njihova aktivnost prilagođava promenjenim uslovima rada i različitim mišićnim opterećenjima. Svaki mišić je prožet opsežnom mrežom kapilara, kroz koje ulaze tvari potrebne za funkcioniranje mišića i eliminiraju se produkti metabolizma.

Skeletni mišići. Skeletni mišići su dio strukture mišićno-koštanog sistema, pričvršćeni su za kosti skeleta i kada su kontrahirani pokreću pojedine dijelove skeleta i poluge. Oni sudjeluju u održavanju položaja tijela i njegovih dijelova u prostoru, obezbjeđuju pokrete pri hodu, trčanju, žvakanju, gutanju, disanju i sl., pri čemu stvaraju toplinu. Skeletni mišići imaju sposobnost uzbuđenja pod uticajem nervnih impulsa. Ekscitacija se provodi na kontraktilne strukture (miofibrile), koje, kontrahirajući, izvode određeni motorički čin - kretanje ili napetost.

Rice. 2.3. Šematski prikaz mišića.

Mišić (L) se sastoji od mišićnih vlakana (B), svaki od njih je napravljen od miofibrila (IN). Miofibril (G) sastavljena od debelih i tankih miofilamenata (D). Na slici je prikazan jedan sarkomer, omeđen s obje strane linijama: 1 - izotropni disk, 2 - anizotropni disk, 3 - područje sa manjom anizotropijom. Poprečni medij multifibrila (4), dajući ideju o heksagonalnoj distribuciji debelih i tankih multifilamenata

Rice. 2.4. Dijagram najjednostavnijeg refleksnog luka:

1 - aferentni (osjetljivi) neuron, 2 - kičmeni čvor, 3 - interneuron, 4 .- siva tvar kičmene moždine, 5 - eferentni (motorni) neuron, 6 - završeci motornog živca u mišićima; 7 - senzornih nervnih završetaka na koži

Podsjetimo da se svi skeletni mišići sastoje od prugastih mišića. Kod ljudi ih ima oko 600 i većina ih je uparena. Njihova težina čini 35-40% ukupne tjelesne težine odrasle osobe. Skeletni mišići su sa vanjske strane prekriveni gustom vezivnom membranom. Svaki mišić ima aktivni dio (mišićno tijelo) i pasivni dio (tetivu). Mišići se dijele na dugo kratko I širok.

Zovu se mišići čije je djelovanje usmjereno u suprotnom smjeru antagonisti jednosmjerno - sinergisti. Isti mišići u različitim situacijama mogu djelovati u jednom i drugom svojstvu. Kod ljudi su češći vretenasti i trakasti oblik. Fusiformni mišići smještene i funkcioniraju u području dugih koštanih formacija udova, mogu imati dva trbuha (digastrični mišići) i nekoliko glava (biceps, triceps, kvadriceps). Trakasti mišići imaju različite širine i obično učestvuju u formiranju korzeta zidova tijela. Mišići pernate strukture, koji imaju veliki fiziološki promjer zbog velikog broja kratkih mišićnih struktura, mnogo su jači od onih mišića u kojima vlakna imaju linearni (uzdužni) raspored. Prvi se nazivaju snažni mišići koji izvode pokrete male amplitude, a drugi se nazivaju spretnim mišićima koji sudjeluju u pokretima velike amplitude. Prema funkcionalnoj namjeni i smjeru kretanja u zglobovima razlikuju se mišići fleksori I ekstenzori, aduktori I abducens, sfinkteri(kompresivno) i ekspanderi.

Snaga mišića određuje se težinom tereta koji može podići na određenu visinu (ili je u stanju držati pri maksimalnom uzbuđenju) bez promjene njegove dužine. Snaga mišića ovisi o zbiru sila mišićnih vlakana i njihove kontraktilnosti; o broju mišićnih vlakana u mišiću i broju funkcionalnih jedinica, istovremeno uzbuđen kada se razvije napetost; od početna dužina mišića(prethodno istegnuti mišić razvija veću snagu); od uslovi interakcije sa kostima skeleta.

Kontraktilnost mišić se odlikuje svojim apsolutna sila, one. sila po 1 cm 2 poprečnog presjeka mišićnih vlakana. Za izračunavanje ovog pokazatelja, mišićna snaga se dijeli po površini njegov fiziološki prečnik(tj. zbir površina svih mišićnih vlakana koja čine mišić). Na primjer: prosječna osoba ima snagu (po 1 cm 2 poprečnog presjeka mišića) gastrocnemius mišića. - 6,24; ekstenzori vrata - 9,0; triceps brachii mišić - 16,8 kg.

Centralni nervni sistem reguliše snagu mišićne kontrakcije menjajući broj funkcionalnih jedinica koje su istovremeno uključene u kontrakciju, kao i učestalost impulsa koji im se šalju. Povećanje frekvencije impulsa dovodi do povećanja napona.

Rad mišića. Tokom kontrakcije mišića, potencijalna hemijska energija se pretvara u potencijalnu energiju mehaničke napetosti i kinetičku energiju kretanja. Postoji razlika između unutrašnjeg i eksternog rada. Unutrašnji rad je povezan sa trenjem u mišićnom vlaknu tokom njegove kontrakcije. Spoljni rad se manifestuje pomeranjem sopstvenog tela, tereta ili pojedinih delova tela (dinamički rad) u prostoru. Karakteriše ga faktor efikasnosti (efikasnosti) mišićnog sistema, tj. omjer obavljenog posla prema ukupnoj potrošnji energije (za ljudske mišiće efikasnost je 15-20%; za fizički razvijene, trenirane ljude ova brojka je nešto veća).

Uz statične napore (bez pokreta) ne možemo govoriti o radu kao takvom sa stanovišta fizike, već o radu koji treba procijeniti fiziološkim energetskim troškovima tijela.

Mišić kao organ. Općenito, mišić kao organ je složena strukturna formacija koja obavlja određene funkcije i sastoji se od 72-80% vode i 16-20% guste materije. Mišićna vlakna sastoje se od miofibrila sa ćelijskim jezgrima, ribosoma, mitohondrija, sarkoplazmatskog retikuluma, osjetljivih nervnih formacija - proprioceptora i drugih funkcionalnih elemenata koji obezbjeđuju sintezu proteina, oksidativnu fosforilaciju i resintezu adenozin trifosforne kiseline, transport supstanci u mišićnoj ćeliji itd. tokom funkcionisanja mišićnih vlakana. Važna strukturna i funkcionalna formacija mišića je motorna, ili neuromotorna, jedinica, koja se sastoji od jednog motornog neurona i mišićnih vlakana koja se njime inerviraju. Postoje male, srednje i velike motorne jedinice ovisno o broju mišićnih vlakana uključenih u čin kontrakcije.

Sistem slojeva vezivnog tkiva i membrana povezuje mišićna vlakna u jedinstven radni sistem, koji uz pomoć tetiva prenosi vuču koja se javlja tokom mišićne kontrakcije na kosti skeleta.

Cijeli mišić je prožet razgranatom mrežom krvnih žila i limfnih grana. suckers. Crvena mišićna vlakna imaju gušću mrežu krvnih sudova nego bijela. Imaju veliku zalihu glikogena i lipida, odlikuju se značajnom toničkom aktivnošću, sposobnošću izdržavanja dugotrajnog stresa i dugotrajnog dinamičkog rada. Svako crveno vlakno ima više mitohondrija od bijelih – generatora i dobavljača energije, okruženih sa 3-5 kapilara, a to stvara uslove za intenzivnije dotok krvi u crvena vlakna i visok nivo metaboličkih procesa.

Bijela mišićna vlakna imaju miofibrile koje su deblje i jače od miofibrila crvenih vlakana, brzo se skupljaju, ali nisu sposobne za produženu napetost. Mitohondrije bijele tvari imaju samo jednu kapilaru. Većina mišića sadrži crvena i bijela vlakna u različitim omjerima. Tu su i mišićna vlakna tonik(sposoban za lokalnu ekscitaciju bez širenja); faza,.sposoban da odgovori na talas ekscitacije koji se širi i kontrakcijom i opuštanjem; prelazni, kombinujući oba svojstva.

Mišićna pumpa- fiziološki koncept povezan s funkcijom mišića i njegovim djelovanjem na vlastitu opskrbu krvlju. Njegovo glavno djelovanje se očituje na sljedeći način: pri kontrakciji skeletnih mišića usporava se dotok arterijske krvi u njih i ubrzava njen odljev kroz vene; u periodu opuštanja venski odliv se smanjuje, a arterijski dotok dostiže svoj maksimum. Razmjena tvari između krvi i tkivne tekućine odvija se kroz zid kapilara.

Rice. 2.5. Šematski prikaz procesa koji se dešavaju u

sinapsa nakon ekscitacije:

1 - sinaptičke vezikule, 2 - presinaptička membrana, 3 - posrednik, 4 - postsinaptička membrana, 5 - sinaptička pukotina

Mehanizmi mišića Funkcije mišića reguliraju se različitim smanjenja odjeljenja centralnog nervnog sistema (CNS), koji u velikoj mjeri određuju prirodu njihove svestrane aktivnosti

(faze pokreta, tonična napetost, itd.). Receptori Motorni aparat stvara aferentna vlakna motoričkog analizatora, koja čine 30-50% vlakana mješovitih (aferentno-eferentnih) nerava koji idu u kičmenu moždinu. Kontrakcija mišića uzrokuje impulse koji su izvor mišićnog osjeta - kinestezija.

Prijenos ekscitacije s nervnog vlakna na mišićno vlakno se odvija putem neuromuskularni spoj(Sl. 2.5), koji se sastoji od dvije membrane odvojene prorezom - presinaptičke (nervno porijeklo) i postsinaptičke (mišićno porijeklo). Kada su izloženi nervnom impulsu, oslobađaju se kvanti acetilholina, što dovodi do pojave električnog potencijala koji može uzbuditi mišićno vlakno. Brzina prenosa nervnog impulsa kroz sinapsu je hiljadama puta manja nego u nervnom vlaknu. Sprovodi ekscitaciju samo u pravcu mišića. Normalno, do 150 impulsa može proći kroz neuromuskularni spoj sisara u jednoj sekundi. S umorom (ili patologijom) smanjuje se pokretljivost neuromišićnih završetaka, a priroda impulsa se može promijeniti.

Hemija i energija mišićne kontrakcije. Kontrakcija i napetost mišića vrši se zbog energije koja se oslobađa tokom hemijskih transformacija koje se javljaju prilikom ulaska u

mišić nervnim impulsom ili nanošenjem direktne iritacije na njega. Hemijske transformacije u mišićima nastaju kao u prisustvu kiseonika(u aerobnim uslovima) i u njegovom odsustvu(u anaerobnim uslovima).

Cepanje i resinteza adenozin trifosforne kiseline (ATP). Primarni izvor energije za mišićnu kontrakciju je razgradnja ATP-a (koji se nalazi u ćelijskoj membrani, retikulumu i miozinskim filamentima) u adenozin difosfornu kiselinu (ADP) i fosforne kiseline. U ovom slučaju, 10.000 kalorija se oslobađa iz svakog grama ATP molekula:

ATP = ADP + H3PO4 + 10.000 kal.

Tokom daljih transformacija, ADP se defosforilira u adenilnu kiselinu. Razgradnju ATP-a stimuliše protein enzim aktomiozin (adenozin trifosfataza). Nije aktivan u mirovanju, aktivira se kada je mišićno vlakno uzbuđeno. Zauzvrat, ATP djeluje na miozinske filamente, povećavajući njihovu rastezljivost. Aktivnost aktomiozina se povećava pod uticajem Ca jona, koji se u mirovanju nalaze u sarkoplazmatskom retikulumu.

Rezerve ATP-a u mišićima su neznatne i za održavanje njihove aktivnosti neophodna je kontinuirana resinteza ATP-a. Nastaje zbog energije dobivene razgradnjom kreatin fosfata (CrP) u kreatin (Cr) i fosfornu kiselinu (anaerobna faza). Uz pomoć enzima, fosfatna grupa iz KrP se brzo prenosi na ADP (unutar hiljaditih delova sekunde). U ovom slučaju, za svaki mol CrP oslobađa se 46 kJ:

dakle, konačni proces koji osigurava svu potrošnju energije mišića je proces oksidacije. U međuvremenu, dugotrajna mišićna aktivnost je moguća samo ako postoji dovoljna opskrba kisikom, jer Sadržaj tvari koje mogu oslobađati energiju postepeno se smanjuje u anaerobnim uvjetima. Osim toga, mliječna kiselina akumulira se u reakciji na kiselu stranu i može dovesti do inhibicije i dezorganizacije metabolizma i smanjenja performansi mišića. Slični uslovi nastaju u ljudskom tijelu pri radu maksimalnog, submaksimalnog i visokog intenziteta (snage), na primjer, pri trčanju na kratke i srednje udaljenosti. Zbog razvijene hipoksije (nedostatak kisika), ATP se ne obnavlja u potpunosti, nastaje tzv. kisikov dug i nakuplja se mliječna kiselina.

Aerobna resinteza ATP-a(sinonimi: oksidativna fosforilacija, tkivno disanje) - 20 puta efikasnije od anaerobne proizvodnje energije. Dio mliječne kiseline akumuliran tokom anaerobne aktivnosti i u procesu dugotrajnog rada oksidira se do ugljičnog dioksida i vode (1/4-1/6 od toga), a nastala energija se koristi za obnavljanje preostalih dijelova mliječne kiseline. u glukozu i glikogen, istovremeno osiguravajući resintezu ATP-a i KrF-a. Energija oksidativnih procesa se također koristi za resintezu ugljikohidrata neophodnih mišiću za njegovu neposrednu aktivnost.

Općenito, ugljikohidrati daju najveću količinu energije za rad mišića. Na primjer, tokom aerobne oksidacije glukoze nastaje 38 molekula ATP-a (za poređenje: prilikom anaerobne razgradnje ugljikohidrata formiraju se samo 2 molekula ATP-a).

Vrijeme primjene aerobnog puta Formiranje ATP-a je 3-4 minute (za trenirane osobe - do 1 minute), maksimalna snaga je 350-450 cal/min/kg, vrijeme održavanja maksimalne snage je desetine minuta. Ako je u mirovanju brzina aerobne resinteze ATP-a niska, tada tokom fizičke aktivnosti njegova snaga postaje maksimalna, a istovremeno aerobni put može raditi satima. Takođe je veoma ekonomičan: tokom ovog procesa dolazi do dubokog razlaganja polaznih supstanci do konačnih proizvoda CO2 i NaO. Osim toga, aerobni put resinteze ATP-a odlikuje se raznovrsnošću u korištenju supstrata: oksidiraju se sve organske tvari u tijelu (aminokiseline, proteini, ugljikohidrati, masne kiseline, ketonska tijela itd.).

Međutim, aerobni metod resinteze ATP-a ima i nedostatke: 1) zahteva potrošnju kiseonika, čiju isporuku mišićnom tkivu obezbeđuju respiratorni i kardiovaskularni sistem, što je prirodno povezano sa njihovom napetošću; 2) bilo koji faktor koji utiče na stanje i svojstva mitohondrijalnih membrana remeti stvaranje ATP-a; 3) razvoj aerobne formacije ATP-a je dugotrajan i male snage.

Mišićna aktivnost koja se provodi u većini sportova ne može se u potpunosti osigurati aerobnim procesom ponovne sinteze ATP-a, te je tijelo prinuđeno dodatno uključiti anaerobne metode stvaranja ATP-a, koje imaju kraće vrijeme djelovanja i veću maksimalnu snagu procesa ( tj. najveća količina ATP-a, "formirana u jedinici vremena" - 1 mol ATP-a odgovara 7,3 cal, odnosno 40 J (1 cal == 4,19 J).

Vraćajući se na anaerobne procese stvaranja energije, treba pojasniti da se oni javljaju u najmanje dvije vrste reakcija: 1. kreatin fosfokinaza - kada se CrP cijepa, fosforne grupe iz kojih se prenose u ADP, čime se ponovo sintetišu ATP. Ali rezerve kreatin fosfata u mišićima su male i to uzrokuje brzo (unutar 2-4 s) nestanak ove vrste reakcije. 2. Glycolytic(glikoliza) - razvija se sporije, u roku od 2-3 minuta intenzivnog rada. Glikoliza počinje fosforilacijom mišićnih rezervi glikogena i glukoze u krvi. Energija ovog procesa dovoljna je za nekoliko minuta napornog rada. U ovoj fazi se završava prva faza fosforilacije glikogena i dolazi do pripreme za oksidativni proces. Zatim dolazi druga faza glikolitičke reakcije - dehidrogenacija i treća - redukcija ADP u ATP. Glikolitička reakcija završava stvaranjem dvije molekule mliječne kiseline, nakon čega se odvijaju respiratorni procesi (na 3-5 minuta rada), kada mliječna kiselina (laktat), nastala tijekom anaerobnih reakcija, počinje oksidirati.

Biohemijski indikatori za procjenu kreatin-fosfatnog anaerobnog puta resinteze ATP-a su koeficijent kreatinina i alaktički (bez mliječne kiseline) dug za kisik. Odnos kreatinina- je izlučivanje kreatinina u urinu dnevno po 1 kg tjelesne težine. Kod muškaraca se izlučivanje kreatinina kreće od 18-32 mg/dan x kg, a kod žena - 10-25 mg/dan x kg. Postoji linearna veza između sadržaja kreatin fosfata i stvaranja kreatinina. Stoga, koristeći koeficijent kreatinina, mogu se procijeniti potencijalne sposobnosti ovog puta resinteze ATP-a.

Biohemijske promjene u tijelu uzrokovane nakupljanjem mliječne kiseline kao rezultat glikolize. Ako miruje prije početka cervikalne aktivnosti koncentracija laktata u krvi je 1-2 mmol/l, zatim nakon intenzivnog, kratkotrajnog vježbanja u trajanju od 2-3 minute ova vrijednost može dostići 18-20 mmol/l. Još jedan pokazatelj koji odražava nakupljanje mliječne kiseline u krvi je krvna slika(pH): u mirovanju 7,36, nakon vježbanja se smanjuje na 7,0 ili više. Nakupljanje laktata u krvi određuje njegovu alkalne rezerve - alkalne komponente svih pufer sistema krvi.

Završetak intenzivne mišićne aktivnosti praćen je smanjenjem potrošnje kisika - u početku naglo, a zatim sve postupnije. S tim u vezi ističu dvije komponente duga za kiseonik: brzo (alaktat) i sporo (laktat). laktat - ovo je količina kisika koja se nakon završetka rada koristi za eliminaciju mliječne kiseline: manji dio se oksidira u J-bO i COa, veći dio se pretvara u glikogen. Ova transformacija zahtijeva značajnu količinu ATP-a, koji se formira aerobno zbog kisika koji se sastoji laktatni dug. Metabolizam laktata odvija se u ćelijama jetre i miokarda.

Zove se količina kisika potrebna za potpuno osiguranje obavljenog posla potreba za kiseonikom. Na primjer, u trci na 400 m, potreba za kisikom je otprilike 27 litara. Vrijeme za pretrčavanje udaljenosti na nivou svjetskog rekorda je oko 40 sekundi. Istraživanja su pokazala da za to vrijeme sportista apsorbira 3-4 litre 02. Dakle, 24 litre je ukupan dug za kiseonik(oko 90% potrebe za kiseonikom), koji se eliminiše nakon trke.

U trci na 100 m dug za kiseonik može dostići i do 96% potražnje. U trčanju na 800 m udio anaerobnih reakcija blago se smanjuje - na 77%, u trčanju na 10.000 m - na 10%, tj. najveći dio energije se opskrbljuje respiratornim (aerobnim) reakcijama.

Mehanizam opuštanja mišića.Čim nervni impulsi prestanu da ulaze u mišićno vlakno, Ca2 joni, pod dejstvom tzv. kalcijeve pumpe, zbog energije ATP, odlaze u cisterne sarkoplazmatskog retikuluma i njihova koncentracija u sarkoplazmi opada na prvobitnu. nivo. To uzrokuje promjene u konformaciji troponina, koji fiksiranjem tropomiozina u određenom području aktinskih filamenata onemogućuje stvaranje poprečnih mostova između debelih i tankih filamenata. Zbog elastičnih sila koje nastaju tokom kontrakcije mišića u kolagenim nitima koje okružuju mišićno vlakno, on se nakon opuštanja vraća u prvobitno stanje. Dakle, proces opuštanja mišića, odnosno relaksacije, kao i proces mišićne kontrakcije, odvija se pomoću energije hidrolize ATP-a.

Tokom mišićne aktivnosti, u mišićima se naizmjenično odvijaju procesi kontrakcije i opuštanja, pa stoga i brzinsko-snažne kvalitete mišića podjednako zavise od brzine mišićne kontrakcije i od sposobnosti mišića da se opuste.

Kratke karakteristike glatkih mišićnih vlakana. Glatka mišićna vlakna nemaju miofibrile. Tanki filamenti (aktin) su povezani sa sarkolemom, debeli filamenti (miozin) se nalaze unutar mišićnih ćelija. Glatkim mišićnim vlaknima takođe nedostaju cisterne sa jonima Ca. Pod uticajem nervnog impulsa, Ca joni polako ulaze u sarkoplazmu iz ekstracelularne tečnosti i takođe polako izlaze nakon što nervni impulsi prestanu da pristižu. Stoga se glatka mišićna vlakna sporo skupljaju i polako opuštaju.

Opšti pregled skeleta ljudski mišići. Mišići trupa(sl. 2.6 i 2.7) uključuju mišiće grudnog koša, leđa i abdomena. Mišići grudnog koša uključeni su u pokrete gornjih udova, a također pružaju dobrovoljne i nevoljne respiratorne pokrete. Dišni mišići grudnog koša nazivaju se vanjski i unutrašnji interkostalni mišići. Dišni mišići također uključuju dijafragmu. Leđni mišići se sastoje od površinskih i dubokih mišića. Površinski omogućavaju neke pokrete gornjih udova, glave i vrata. Duboke („ispravljači trupa“) su pričvršćene za spinozne nastavke pršljenova i protežu se duž kičme. Leđni mišići su uključeni u održavanje vertikalnog položaja tijela uz jaku napetost (kontrakciju), uzrokuju savijanje tijela unatrag. Trbušni mišići održavaju pritisak unutar trbušne šupljine (abdominalni), učestvuju u nekim pokretima tijela (savijanje trupa naprijed, savijanje i okretanje u stranu), te u procesu disanja.

Mišići glave i vrata - mimiku, žvakanje i pomicanje glave i vrata. Mišići lica su jednim krajem pričvršćeni za kost, drugim za kožu lica, neki mogu započeti i završiti u koži. Mišići lica pružaju pokrete kože lica, odražavaju različita psihička stanja osobe, prate govor i važni su u komunikaciji. Kada se žvakaći mišići skupljaju, uzrokuju da se donja čeljust pomjeri naprijed i u stranu. Mišići vrata su uključeni u pokrete glave. Stražnja grupa mišića, uključujući mišiće potiljka, toničnim (od riječi "ton") kontrakcijom drži glavu u uspravnom položaju.

Rice. 2.6. Mišići prednje polovine tijela (prema Sylvanovichu):

1 - temporalni mišić, 2 - žvačni mišić, 3 - sternokleidomastoidni mišić, 4 - veliki prsni mišić, 5 - srednji skalanski mišić, b - vanjski kosi mišić abdomena, 7 - vastus medialis, 8 - vastus lateralis, 9 - rectus femoris mišić, 10 - sartorius, 11 - nježni mišići, 12 - unutrašnji kosi trbušni mišić, 13 - rectus abdominis mišić, 14 - biceps brachii mišić, 15 ~ vanjski interkostalni mišići, 16 - orbicularis oris mišić, 17 - orbicularis oculi mišić, 18 - frontalni mišić

Mišići gornjih udova obezbijediti kretanje ramenog pojasa, ramena, podlaktice i pomicati šaku i prste. Glavni antagonisti mišića su biceps (fleksor) i triceps (ekstenzor) mišići ramena. Pokreti gornjeg ekstremiteta, a prije svega šake su izuzetno raznoliki. To je zbog činjenice da ruka služi kao ljudski organ rada.

Rice. 2.7. Mišići stražnje polovine tijela (prema Sylvanovichu):

1 - romboidni mišić, 2 - ispravljač trupa, 3 - duboki mišići glutealnog mišića, 4 - biceps femoris mišić, 5 - mišić lista, 6 - Ahilova tetiva, 7 - mišić gluteus maximus, 8 - latissimus skipae mišić, 9 - deltoid, 10 - trapeznog mišića

Mišići donjih ekstremiteta omogućavaju kretanje kuka, potkolenice i stopala. Bedreni mišići igraju važnu ulogu u održavanju uspravnog položaja tijela, ali kod ljudi su razvijeniji nego kod drugih kralježnjaka. Mišići koji izvode pokrete potkoljenice nalaze se na butini (na primjer, kvadriceps mišić, čija je funkcija ispružiti potkoljenicu u zglobu koljena; antagonist ovog mišića je biceps femoris mišić). Stopalo i prste pokreću mišići koji se nalaze u potkoljenici i stopalu. Fleksija prstiju se vrši kontrakcijom mišića koji se nalaze na tabanu, a ekstenzija mišića prednje površine noge i stopala. Mnogi mišići bedra, nogu i stopala su uključeni u održavanje ljudskog tijela u uspravnom položaju.

WITHstruktura i kontrakcija mišićnih vlakana.

Kontrakcija mišića u živom sistemu je mehanohemijski proces. Moderna nauka ga smatra najsavršenijim oblikom biološke mobilnosti. Biološki objekti su „razvili“ kontrakciju mišićnih vlakana kao način kretanja u prostoru (što je značajno proširilo njihove životne mogućnosti).

Mišićnoj kontrakciji prethodi faza napetosti, koja je rezultat rada izvršenog pretvaranjem hemijske energije u mehaničku energiju direktno i sa dobrom efikasnošću (30-50%). Akumulacija potencijalne energije u fazi napetosti dovodi mišić u stanje moguće, ali još neostvarene kontrakcije.

Životinje i ljudi jesu (a ljudi vjeruju da su već dobro proučeni) dvije glavne vrste mišića: prugasta i glatka. Poprečno-prugasti mišići ili skeletne su pričvršćene za kosti (osim prugastih vlakana srčanog mišića, koja se po sastavu razlikuju od skeletnih mišića). Glatko mišiće podržavaju tkiva unutrašnjih organa i kože i formiraju mišiće zidova krvnih sudova, kao i crijeva.

Izučavaju biohemiju sporta skeletnih mišića, “posebno odgovoran” za sportske rezultate.

Mišić (kao makro formacija koja pripada makro objektu) sastoji se od pojedinca mišićna vlakna(mikro formacije). U skladu s tim, ima ih na hiljade, mišićni napor je integralna vrijednost koja sumira kontrakcije mnogih pojedinačnih vlakana. Postoje tri vrste mišićnih vlakana: bijela brzo trzaj , srednji I crvena spori. Vrste vlakana razlikuju se po mehanizmu opskrbe energijom i kontroliraju ih različiti motorni neuroni. Tipovi mišića razlikuju se u odnosu tipova vlakana.

Zasebno mišićno vlakno - acelularna formacija u obliku niti - simplast. Simplast "ne liči na ćeliju": ima jako izduženi oblik dužine od 0,1 do 2-3 cm, u mišiću sartoriusa do 12 cm i debljine od 0,01 do 0,2 mm. Simplast je okružen školjkom - sarkolema,čijoj se površini približavaju završeci nekoliko motornih živaca. Sarcolema je dvoslojna lipoproteinska membrana (debljine 10 nm) ojačana mrežom kolagenih vlakana. Kada se opuste nakon kontrakcije, vraćaju simplast u prvobitni oblik (slika 4).

Rice. 4. Pojedinačna mišićna vlakna.

Na vanjskoj površini sarkoleme-membrane uvijek se održava električni membranski potencijal, čak iu mirovanju iznosi 90-100 mV. Prisutnost potencijala je neophodan uslov za kontrolu mišićnih vlakana (kao akumulator automobila). Potencijal nastaje zbog aktivnog (znači uz utrošak energije - ATP) prijenosa tvari kroz membranu i njene selektivne propusnosti (po principu - "ko hoću, pustiću ga unutra ili pustiti van" ). Stoga se unutar simplasta neki ioni i molekuli akumuliraju u većim koncentracijama nego izvana.

Sarkolema je dobro propusna za ione K + - oni se akumuliraju unutra, a ioni Na + se uklanjaju izvana. Shodno tome, koncentracija Na+ jona u međućelijskoj tekućini veća je od koncentracije K+ jona unutar simplasta. Pomak pH na kiselu stranu (tokom stvaranja mliječne kiseline, na primjer) povećava propusnost sarkoleme za visokomolekularne supstance (masne kiseline, proteine, polisaharide), koje normalno ne prolaze kroz nju. Niskomolekularne supstance (glukoza, mliječna i pirogrožđana kiselina, ketonska tijela, aminokiseline, kratki peptidi) lako prolaze (difuziraju) kroz membranu.

Unutrašnji sadržaj simplasta – sarkoplazma– Ovo je koloidna proteinska struktura (konzistencija podsjeća na žele). U suspendiranom stanju sadrži inkluzije glikogena, masne kapljice, a "ugrađene" su razne subćelijske čestice: jezgre, mitohondrije, miofibrile, ribozomi i druge.

Kontraktilni „mehanizam“ unutar simplasta – miofibrili. To su tanki (Ø 1 - 2 mikrona) mišićni filamenti, dugi - gotovo jednaki dužini mišićnog vlakna. Utvrđeno je da u simplastima netreniranih mišića miofibrili nisu locirani uredno, duž simplasta, već sa raspršivanjem i devijacijama, a kod treniranih miofibrili su orijentisani duž uzdužne ose i takođe su grupirani u snopovi, kao u konopcima. (Prilikom predenja umjetnih i sintetičkih vlakana, makromolekule polimera u početku nisu locirane striktno duž vlakna i, poput sportaša, „uporno se treniraju” - pravilno orijentirane - duž ose vlakana, ponovljenim premotavanjem: vidi dugu radionice u ZIV-u i Khimvoloknu).

Pod svjetlosnim mikroskopom može se primijetiti da su miofibrile zaista „prugaste“. Izmjenjuju svijetla i tamna područja - diskove. Tamne felge A (anizotropni) proteini sadrže više od svjetlosnih diskova I (izotropno). Lagani diskovi ukršteni membranama Z (telofragme) i dio miofibrila između njih Z - zvane membrane sarcomere. Miofibril se sastoji od 1000 – 1200 sarkomera (slika 5).

Kontrakcija mišićnog vlakna u cjelini sastoji se od pojedinačnih kontrakcija sarcomeres. Skupljajući se svaki zasebno, sarkomeri zajedno stvaraju integralnu silu i vrše mehanički rad za kontrakciju mišića.

Dužina sarkomera varira od 1,8 µm u mirovanju do 1,5 µm tokom umjerene i do 1 µm tokom pune kontrakcije. Diskovi sarkomera, tamni i svijetli, sadrže protofibrile (miofilamente) - strukture nalik na proteinske niti. Postoje dva tipa: debeli (Ø – 11 – 14 nm, dužina – 1500 nm) i tanki (Ø – 4 – 6 nm, dužina – 1000 nm).

Rice. 5. Područje miofibrila.

Lagani točkovi ( I ) sastoje se samo od tankih protofibrila i tamnih diskova ( A ) – od dva tipa protofibrila: tankih, međusobno spojenih membranom, i debelih, koncentrisanih u posebnoj zoni ( H ).

Kada se sarkomer skupi, dužina tamnog diska ( A ) se ne mijenja, a dužina svjetlosnog diska ( I ) se smanjuje kako se tanki protofibrili (svjetli diskovi) kreću u prostore između debelih (tamnih diskova). Na površini protofibrila postoje posebni izrasline - adhezije (debljine oko 3 nm). U “radnom položaju” formiraju zahvat (poprečne mostove) između debelih i tankih niti protofibrila (slika 6). Prilikom ugovaranja Z -membrane se naslanjaju na krajeve debelih protofibrila, a tanke protofibrile mogu čak i da se omotaju oko debelih. Tokom superkontrakcije, krajevi tankih filamenata u centru sarkomera su uvijeni, a krajevi debelih protofibrila su zgnječeni.

Rice. 6. Formiranje adhezija između aktina i miozina.

Opskrba mišićnim vlaknima energijom se vrši pomoću sarkoplazmatski retikulum(aka - sarkoplazmatski retikulum) – sistemi uzdužnih i poprečnih cevi, membrana, mehurića, pregrada.

U sarkoplazmatskom retikulumu se odvijaju različiti biohemijski procesi na organizovan i kontrolisan način, mreža pokriva sve zajedno i svaku miofibrilu posebno. Retikulum uključuje ribozome, oni vrše sintezu proteina, i mitohondrije - „stanične energetske stanice“ (kako je definisano u školskom udžbeniku). Zapravo mitohondrije ugrađen između miofibrila, što stvara optimalne uslove za snabdevanje energijom u procesu mišićne kontrakcije. Utvrđeno je da je u treniranim mišićima broj mitohondrija veći nego u istim netreniranim mišićima.

Hemijski sastav mišića.

Voda sa ostavlja 70 - 80% mišićne težine.

Vjeverice. Proteini čine od 17 do 21% mišićne mase: otprilike 40% svih mišićnih proteina koncentrisano je u miofibrilima, 30% u sarkoplazmi, 14% u mitohondrijima, 15% u sarkolemi, ostatak u jezgrima i drugim ćelijskim organelama.

Mišićno tkivo sadrži enzime miogen proteini grupe, mioalbumin– rezervni protein (njegov sadržaj se postepeno smanjuje sa godinama), crveni protein mioglobin– hromoprotein (zove se mišićni hemoglobin, veže više kiseonika nego hemoglobin u krvi), a takođe globulini, miofibrilarni proteini. Više od polovine miofibrilarnih proteina je miozin, oko četvrtine - actin, ostalo su tropomiozin, troponin, α- i β-aktinini, enzimi kreatin fosfokinaza, deaminaza i drugi. Mišićno tkivo sadrži nuklearnavjeverice– nukleoproteini, mitohondrijalnih proteina. U proteinima stroma, preplitanje mišićnog tkiva - glavni dio - kolagen I elastin sarkoleme, kao i miostromini (povezani sa Z -membrane).

Uprethodno rastvorljiva jedinjenja azota. Ljudski skeletni mišići sadrže različita jedinjenja azota rastvorljiva u vodi: ATP, od 0,25 do 0,4%, kreatin fosfat (CrP)– od 0,4 do 1% (sa treningom, njegova količina se povećava), njihovi proizvodi razgradnje su ADP, AMP, kreatin. Osim toga, mišići sadrže dipeptid karnozin, oko 0,1 - 0,3%, uključeno u obnavljanje performansi mišića tokom umora; karnitin, odgovoran za transport masnih kiselina kroz ćelijske membrane; aminokiseline, a među njima prevladava glutamin (objašnjava li to upotrebu mononatrijum glutamata, pročitajte sastav začina, da bi hrana dala okus mesa); purinske baze, urea i amonijak. Skeletni mišići takođe sadrže oko 1,5% fosfatidi, koji učestvuju u tkivnom disanju.

Bez azota veze. Mišići sadrže ugljikohidrate, glikogen i produkte njegovog metabolizma, kao i masti, kolesterol, ketonska tijela i mineralne soli. U zavisnosti od ishrane i stepena treniranosti, količina glikogena varira od 0,2 do 3%, dok trening povećava masu slobodnog glikogena. Masnoće se nakupljaju u mišićima tokom treninga izdržljivosti. Masnoća vezana za proteine ​​čini otprilike 1%, a membrane mišićnih vlakana mogu sadržavati do 0,2% holesterola.

Minerali. Minerali u mišićnom tkivu čine otprilike 1 - 1,5% težine mišića, to su uglavnom soli kalija, natrija, kalcija i magnezija. Mineralni joni kao što su K+, Na+, Mg 2+, Ca 2+, Cl-, HP0 4 ~ igraju vitalnu ulogu u biohemijskim procesima tokom mišićne kontrakcije (uključeni su u „sportske“ suplemente i mineralnu vodu).

Biohemija mišićnih proteina.

Glavni kontraktilni protein mišića je miozin odnosi se na fibrilarne proteine ​​(molekularna težina oko 470.000). Važna karakteristika miozina je sposobnost formiranja kompleksa sa molekulima ATP-a i ADP-a (što vam omogućava da „preuzimate” energiju iz ATP-a) i sa proteinom aktinom (koji omogućava održavanje kontrakcije).

Molekul miozina ima negativan naboj i specifično stupa u interakciju s Ca ++ i Mg ++ ionima. Miozin, u prisustvu Ca++ jona, ubrzava hidrolizu ATP-a i tako pokazuje enzimsku aktivnost adenozin trifosfata:

miozin-ATP+H2O → miozin + ADP + H3PO4 + rad(energija 40 kJ/mol)

Protein miozina formiraju dva identična, duga polipeptidna α-lanca, uvijena poput dvostruke spirale, slika 7. Pod dejstvom proteolitičkih enzima, molekul miozina se raspada na dva dela. Jedan od njegovih dijelova je sposoban da se veže za aktin putem adhezija, formirajući aktomiozin. Ovaj dio je odgovoran za aktivnost adenozin trifosfataze, koja zavisi od pH okoline, optimum je pH 6,0 - 9,5, kao i koncentracije KCl. Kompleks aktomiozina se raspada u prisustvu ATP-a, ali je u odsustvu slobodnog ATP-a stabilan. Drugi dio molekule miozina također se sastoji od dvije uvrnute spirale zbog elektrostatičkog naboja, one vežu molekule miozina u protofibrile.

Rice. 7. Struktura aktomiozina.

Drugi najvažniji kontraktilni protein je actin(Sl. 7). Može postojati u tri oblika: monomerni (globularni), dimerni (globularni) i polimerni (fibrilarni). Monomerni globularni aktin, kada su njegovi polipeptidni lanci čvrsto spakovani u kompaktnu sferičnu strukturu, povezan je sa ATP-om. Cepanjem ATP-a, aktinski monomeri - A, formiraju dimere, uključujući ADP: A - ADP - A. Polimerni fibrilarni aktin je dvostruka spirala koja se sastoji od dimera, Sl. 7.

Globularni aktin se transformiše u fibrilarni aktin u prisustvu K+ i Mg++ jona, a fibrilarni aktin dominira u živim mišićima.

Miofibrili sadrže značajnu količinu proteina tropomiozin, koji se sastoji od dva α-helikalna polipeptidna lanca. U mišićima u mirovanju formira kompleks sa aktinom i blokira njegove aktivne centre, jer je aktin u stanju da se veže za jone Ca ++, koji otklanjaju ovu blokadu.

Na molekularnom nivou, debele i tanke protofibrile sarkomera međusobno djeluju elektrostatički, budući da imaju posebna područja - izrasline i izbočine - gdje se formira naboj. U području A-diska, debeli protofibrili su izgrađeni od snopa uzdužno orijentiranih molekula miozina, tanki protofibrili su raspoređeni radijalno oko debelih, formirajući strukturu sličnu višežilnom kabelu. U središnjem M pojasu debelih protofibrila, molekuli miozina povezani su svojim „repom“, a njihove izbočene „glave“ - izrasline usmjerene su u različitim smjerovima i nalaze se duž pravilnih spiralnih linija. Zapravo, nasuprot njima u fibrilarnim aktinskim spiralama na određenoj udaljenosti jedna od druge, također strše monomerne aktinske globule. Svaka izbočina ima aktivni centar, zbog čega je moguće stvaranje adhezija s miozinom. Z-membrane sarkomera (poput naizmjeničnih postolja) drže tanke protofibrile zajedno.

Biohemija kontrakcije i opuštanja.

Ciklične biohemijske reakcije koje se javljaju u mišiću tokom kontrakcije osiguravaju ponovljeno stvaranje i uništavanje adhezija između „glava“ - izraslina molekula miozina debelih protofibrila i izbočina - aktivnih centara tankih protofibrila. Rad formiranja adhezija i pomeranja aktinskog filamenta duž miozinskog filamenta zahteva i preciznu kontrolu i značajan utrošak energije. U stvarnosti, u trenutku kontrakcije vlakana u minuti se formira oko 300 adhezija u svakom aktivnom centru - protruziju.

Kao što smo ranije napomenuli, samo ATP energija se može direktno pretvoriti u mehanički rad mišićne kontrakcije. ATP hidrolizovan enzimskim centrom miozina formira kompleks sa celim proteinom miozina. U kompleksu ATP-miozin, miozin, zasićen energijom, mijenja svoju strukturu, a sa njom i vanjske “dimenzije” i na taj način vrši mehanički rad na skraćivanju rasta miozinskog filamenta.

U mišićima u mirovanju, miozin je i dalje vezan za ATP, ali preko Mg++ jona bez hidrolitičkog cijepanja ATP-a. Nastanak adhezija između miozina i aktina u mirovanju sprečava kompleks tropomiozina sa troponinom, koji blokira aktivne centre aktina. Blokada se održava i ATP se ne razgrađuje dok su joni Ca++ vezani. Kada nervni impuls stigne do mišićnog vlakna, on se oslobađa predajnik pulsa– neurohormon acetilholin. Na+ joni neutraliziraju negativni naboj na unutrašnjoj površini sarkoleme i depolariziraju ga. U tom slučaju se ioni Ca++ oslobađaju i vezuju za troponin. Zauzvrat, troponin gubi naboj, uzrokujući deblokiranje aktivnih centara - izbočina aktinskih filamenata i nastajanje adhezija između aktina i miozina (pošto je elektrostatičko odbijanje tankih i debelih protofibrila već uklonjeno). Sada, u prisustvu Ca ++, ATP stupa u interakciju sa centrom enzimske aktivnosti miozina i cijepa se, a energija transformirajućeg kompleksa se koristi za smanjenje adhezije. Gore opisani lanac molekularnih događaja sličan je električnoj struji koja puni mikrokondenzator, njegova električna energija se odmah pretvara u mehanički rad na licu mjesta i treba je ponovo napuniti (ako želite nastaviti).

Nakon rupture ljepila, ATP se ne cijepa, već ponovo formira kompleks enzim-supstrat s miozinom:

M–A + ATP -----> M – ATP + A ili

M–ADP–A + ATP ----> M–ATP + A + ADP

Ako u ovom trenutku stigne novi nervni impuls, tada se ponavljaju reakcije "dopunjavanja" ako sljedeći impuls ne stigne, mišić se opušta. Povratak kontraktiranog mišića nakon opuštanja u prvobitno stanje je osiguran elastičnim silama proteina u mišićnoj stromi. Iznoseći moderne hipoteze mišićne kontrakcije, naučnici sugerišu da u trenutku kontrakcije aktinski filamenti klize duž miozinskih filamenata, a njihovo skraćivanje je moguće i zbog promena u prostornoj strukturi kontraktilnih proteina (promena oblika spirale).

U mirovanju, ATP ima plastifikacijski učinak: u kombinaciji s miozinom sprječava stvaranje njegovih adhezija s aktinom. Razbijajući se tokom mišićne kontrakcije, ATP daje energiju za proces skraćivanja adhezija, kao i rad “kalcijum pumpe” – dovod Ca ++ jona. Razgradnja ATP-a u mišićima odvija se vrlo velikom brzinom: do 10 mikromola po 1 g mišića u minuti. Budući da su ukupne rezerve ATP-a u mišićima male (mogu biti dovoljne samo za 0,5-1 sekundu rada pri maksimalnoj snazi), da bi se osigurala normalna mišićna aktivnost, ATP se mora obnoviti istom brzinom kojom se razgrađuje.