Biokemija mišićne aktivnosti vukova čitati. Dinamika biokemijskih procesa u tijelu tijekom mišićnog rada. kontrakcije, opći pregled skeletnih mišića)

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

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

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

Uvod

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

2. Biokemijske promjene u tijelu sportaša borilačkih vještina

4. Problem oporavka u sportu

5. Značajke metaboličkih stanja u ljudi tijekom mišićne aktivnosti

6. Biokemijska kontrola u borilačkim vještinama

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Uloga biokemije u suvremenoj sportskoj praksi sve je veća. Bez poznavanja biokemije mišićne aktivnosti i mehanizama metaboličke regulacije tijekom tjelesnog vježbanja nemoguće je učinkovito upravljati trenažnim procesom i njegovom daljnjom racionalizacijom. Poznavanje biokemije nužno je za procjenu razine kondicije sportaša, prepoznavanje preopterećenja i prenaprezanja te za pravilnu organizaciju prehrane. Jedan od najvažnijih zadataka biokemije je pronaći učinkovite načine za kontrolu metabolizma, na temelju dubokog poznavanja kemijskih transformacija, budući da stanje metabolizma određuje normalnost i patologiju. Rast i razvoj živog organizma, njegova sposobnost da izdrži vanjske utjecaje i aktivno se prilagodi novim uvjetima postojanja ovise o prirodi i brzini metaboličkih procesa.

Proučavanje adaptivnih promjena u metabolizmu omogućuje nam bolje razumijevanje karakteristika prilagodbe tijela tjelesnoj aktivnosti i pronalaženje učinkovitih sredstava i metoda za povećanje tjelesne izvedbe.

U borilačkim sportovima problem tjelesne spremnosti oduvijek se smatrao jednim od najvažnijih koji je određivao razinu sportskih postignuća.

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

Međutim, same fizičke kvalitete ne mogu postojati same za sebe. Pojavljuju se kao rezultat toga što središnji živčani sustav kontrolira mišiće koji se kontrahiraju i troše metaboličku energiju.

Teorijski pristup zahtijeva konstruiranje modela tijela sportaša, uzimajući u obzir dostignuća svjetske sportske biologije. Za kontrolu procesa prilagodbe u određenim stanicama organa ljudskog tijela potrebno je poznavati strukturu organa, mehanizme njegova funkcioniranja i čimbenike koji osiguravaju ciljani smjer procesa prilagodbe.

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

Skeletni mišići sadrže veliku količinu neproteinskih tvari koje lako prelaze iz zdrobljenih mišića u vodenu otopinu nakon taloženja proteina. ATP je izravan izvor energije ne samo za razne fiziološke funkcije (mišićne kontrakcije, živčana aktivnost, prijenos živčane ekscitacije, procesi sekrecije itd.), već i za plastične procese koji se odvijaju u tijelu (izgradnja i obnova tkivnih proteina, biološki sinteze). Između ova dva aspekta života - opskrbe energijom fizioloških funkcija i opskrbe energijom plastičnih procesa - postoji stalno natjecanje. Iznimno je teško dati određene standardne norme za biokemijske promjene koje se događaju u tijelu sportaša tijekom bavljenja jednim ili drugim sportom. Čak i pri izvođenju pojedinih vježbi u čistom obliku (atletsko trčanje, klizanje, skijanje), tijek metaboličkih procesa može se značajno razlikovati kod različitih sportaša ovisno o vrsti njihove živčane aktivnosti, utjecajima okoline itd. Skeletni mišići sadrže 75-80 %. vode i 20-25% suhe tvari. 85% suhog ostatka su proteini; preostalih 15% čine različiti ekstraktivi koji sadrže i bez dušika, fosforni spojevi, lipoidi i mineralne soli. Mišićni proteini. Sarkoplazmatski proteini čine do 30% svih mišićnih proteina.

Proteini mišićnih fibrila čine oko 40% svih mišićnih proteina. Proteini mišićnih fibrila uključuju prvenstveno dva glavna proteina - miozin i aktin. Miozin je protein globulinskog tipa s molekularnom težinom od oko 420 000. Sadrži mnogo glutaminske kiseline, lizina i leucina. Osim toga, uz druge aminokiseline, sadrži cistein, pa stoga ima slobodne skupine - SH. Miozin se nalazi u mišićnim fibrilama u debelim filamentima "diska A", i to ne kaotično, već strogo poredano. Molekule miozina imaju filamentnu (fibrilarnu) strukturu. Prema Huxleyu, njihova duljina je oko 1500 A, debljina oko 20 A. Na jednom kraju imaju zadebljanje (40 A). Ovi krajevi njegovih molekula usmjereni su u oba smjera od "zone M" i tvore batičasta zadebljanja procesa debelih niti. Miozin je bitna komponenta kontraktilnog kompleksa i istovremeno ima enzimsku (adenozin trifosfataza) aktivnost, katalizirajući razgradnju adenozin trifosforne kiseline (ATP) u ADP i ortofosfat. Aktin ima puno 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. Molekule prve imaju okrugli oblik; druga molekula, koja je polimer (kombinacija nekoliko molekula) G-aktina, je filamentozna. G-aktin ima nisku viskoznost, F-aktin ima visoku viskoznost. Prijelaz jednog oblika aktina u drugi olakšavaju mnogi ioni, posebice K+ i Mg++. Tijekom mišićne aktivnosti G-aktin se pretvara u F-aktin. Potonji se lako spaja s miozinom, tvoreći kompleks aktomiozin i kontraktilni je supstrat mišića, sposoban za mehanički rad. U mišićnim fibrilama, aktin se nalazi u tankim filamentima “J diska”, protežući se u gornju i donju trećinu “A diska”, gdje je aktin povezan s miozinom kroz kontakte između nastavaka tankih i debelih filamenata. Osim miozina i aktina, u miofibrilama su pronađeni i neki drugi proteini, posebice u vodi topljivi protein tropomiozin, kojeg posebno ima u glatkim mišićima i mišićima embrija. Fibrile također sadrže druge proteine ​​topive u vodi koji imaju enzimsku aktivnost (deaminaza adenilne kiseline, itd.). Proteini mitohondrija i ribosoma uglavnom su enzimski proteini. Konkretno, mitohondriji sadrže enzime aerobne oksidacije i respiratorne fosforilacije, a ribosomi sadrže proteinski vezanu rRNA. Proteini jezgri mišićnih vlakana su nukleoproteini koji u svojim molekulama sadrže deoksiribonukleinske kiseline.

Proteini strome mišićnih vlakana, čine oko 20% svih mišićnih proteina. Od stromalnih proteina, koje je nazvao A.Ya. Danilevsky miostromini, izgradili su sarkolemu i, očito, "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 izravan izvor energije ne samo za razne fiziološke funkcije (mišićne kontrakcije, živčana aktivnost, prijenos živčane ekscitacije, procesi sekrecije itd.), već i za plastične procese koji se odvijaju u tijelu (izgradnja i obnova tkivnih proteina, biološki sinteze). Između ova dva aspekta života - opskrbe energijom fizioloških funkcija i opskrbe energijom plastičnih procesa - postoji stalno natjecanje. Povećanje specifične funkcionalne aktivnosti uvijek je popraćeno povećanjem potrošnje ATP-a i, posljedično, smanjenjem mogućnosti korištenja za biološku sintezu. Kao što je poznato, u tkivima tijela, uključujući mišiće, njihovi se proteini stalno obnavljaju, ali su procesi razgradnje i sinteze strogo uravnoteženi, a razina sadržaja proteina ostaje konstantna. Tijekom mišićne aktivnosti, obnavljanje proteina je inhibirano, a što više, to se više smanjuje sadržaj ATP-a u mišićima. Posljedično, tijekom vježbanja maksimalnog i submaksimalnog intenziteta, kada se resinteza ATP-a odvija pretežno anaerobno i najmanje potpuno, obnova proteina bit će inhibirana značajnije nego tijekom rada srednjeg i umjerenog intenziteta, kada prevladavaju energetski visoko učinkoviti procesi respiratorne fosforilacije. Inhibicija obnove proteina posljedica je nedostatka ATP-a koji je neophodan kako za proces razgradnje, tako i (osobito) za proces njihove sinteze. Stoga se tijekom intenzivne mišićne aktivnosti narušava ravnoteža između razgradnje i sinteze bjelančevina, pri čemu prve prevladavaju nad drugima. Sadržaj proteina u mišićima blago se smanjuje, a povećava se sadržaj polipeptida i tvari koje sadrže dušik neproteinske prirode. Dio tih tvari, kao i neki niskomolekularni proteini, izlaze iz mišića u krv, gdje se u skladu s tim povećava sadržaj proteinskog i neproteinskog dušika. U tom slučaju, protein se također može pojaviti u urinu. Sve ove promjene posebno su značajne tijekom vježbi snage visokog intenziteta. S intenzivnom mišićnom aktivnošću također se povećava stvaranje amonijaka kao rezultat deaminacije dijela adenozin monofosforne kiseline koji nema vremena da se resintetizira u ATP, kao i zbog cijepanja amonijaka iz glutamina, što je pojačano pod utjecaj 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: vezanjem amonijaka s glutaminskom kiselinom u glutamin ili stvaranjem uree. Međutim, oba ova procesa zahtijevaju sudjelovanje ATP-a i stoga (zbog smanjenja njegovog sadržaja) imaju poteškoće tijekom intenzivne mišićne aktivnosti. Tijekom 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 tijekom mišićne aktivnosti maksimalnog i submaksimalnog intenziteta otežane su i brojne druge biološke sinteze. Konkretno, sinteza acetilkolina u završecima motoričkih živaca, što negativno utječe na prijenos živčanog uzbuđenja na mišiće.

2. Biokemijske promjene u tijelu borilačkih vještina

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. Pri izvođenju bilo koje vježbe praktički djeluju sva tri energetska sustava: anaerobne fosfagene (alaktatne) i mliječnokisele (glikolitičke) i aerobne (kisikove, oksidativne) “zone” njihova djelovanja djelomično se preklapaju. Stoga je teško izolirati "neto" doprinos svakog od energetskih sustava, posebno kada rade relativno kratko maksimalno trajanje. U tom smislu, "susjedni" sustavi u smislu energetske snage (područja djelovanja) su često kombinirani u parove, fosfagen s laktacidom, laktacid s kisikom. Prvi je označen sustav čiji je energetski doprinos veći. Prema relativnom opterećenju anaerobnog i aerobnog energetskog sustava sve se vježbe mogu podijeliti na anaerobne i aerobne. Prva - s prevladavanjem anaerobne, a druga - vodeća kvaliteta pri izvođenju anaerobnih vježbi je snaga (brzinsko-snažne sposobnosti), a pri izvođenju aerobnih vježbi - izdržljivost. Omjer različitih sustava za proizvodnju energije uvelike određuje prirodu i stupanj promjena u aktivnosti različitih fizioloških sustava koji osiguravaju izvođenje različitih vježbi.

Postoje tri skupine 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 s gotovo isključivo anaerobnim načinom opskrbe energijom radnih mišića: anaerobna komponenta u ukupnoj proizvodnji energije kreće se od 90 do 100%. Osigurava ga uglavnom fosfagenski energetski sustav (ATP + CP) uz određeno sudjelovanje sustava mliječne kiseline (glikolitičkog). Rekordna maksimalna anaerobna snaga koju su razvili izvanredni sportaši tijekom sprinta doseže 120 kcal/min. Moguće maksimalno trajanje takvih vježbi je nekoliko sekundi. Jačanje aktivnosti vegetativnih sustava događa se postupno tijekom rada. Zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tijekom njihovog izvođenja funkcije krvotoka i disanja nemaju vremena postići svoj mogući maksimum. Tijekom maksimalne anaerobne vježbe, sportaš ili uopće ne diše ili uspije završiti samo nekoliko ciklusa disanja. Sukladno tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimuma. Otkucaji srca se povećavaju i prije starta (do 140-150 otkucaja/min) i nastavljaju rasti tijekom vježbe, dostižući najveću vrijednost neposredno nakon završetka - 80-90% maksimuma (160-180 otkucaja/min).

Budući da energetsku osnovu ovih vježbi čine anaerobni procesi, jačanje aktivnosti kardio-respiratornog (transport kisika) sustava nema praktički nikakav značaj za energetsku opskrbljenost same vježbe. Koncentracija laktata u krvi tijekom rada vrlo se malo mijenja, iako u radnim mišićima može doseći 10 mmol/kg ili čak i više na kraju rada. Koncentracija laktata u krvi nastavlja rasti nekoliko minuta nakon prestanka rada i doseže najviše 5-8 mmol/l. Prije izvođenja anaerobnih vježbi koncentracija glukoze u krvi blago se povećava. Prije i kao rezultat njihove provedbe, koncentracija kateholamina (adrenalina i norepinefrina) i hormona rasta u krvi se vrlo značajno povećava, ali koncentracija inzulina lagano opada; koncentracije glukagona i kortizola ne mijenjaju se osjetno. Vodeći fiziološki sustavi i mehanizmi koji određuju sportske rezultate u ovim vježbama su središnja živčana regulacija mišićne aktivnosti (koordinacija pokreta uz ispoljavanje velike mišićne snage), funkcionalna svojstva neuromuskularnog sustava (brzinsko-snažna), kapacitet i snaga fosfagenog energetskog sustava radnih mišića.

Vježbe blizu maksimalne anaerobne snage (mješovita anaerobna snaga) su vježbe s pretežno anaerobnom opskrbom energijom mišićima koji rade. Anaerobna komponenta u ukupnoj proizvodnji energije iznosi 75-85% - dijelom zahvaljujući fosfagenu, au većoj mjeri zahvaljujući mliječnokiselim (glikolitičkim) energetskim sustavima. Moguće maksimalno trajanje takvih vježbi za izvrsne sportaše kreće se od 20 do 50 sekundi. Da bi se osigurala energija za ove vježbe, značajno povećanje aktivnosti sustava za prijenos kisika već igra određenu energetsku ulogu, i to veću što je vježba duža.

Tijekom vježbe plućna ventilacija se ubrzano povećava, tako da do kraja vježbe, koja traje oko 1 minutu, može doseći 50-60% maksimalne radne ventilacije za pojedinog sportaša (60-80 l/min). Koncentracija laktata u krvi nakon vježbanja vrlo je visoka - do 15 mmol/l u kvalificiranih sportaša. Nakupljanje laktata u krvi povezano je s vrlo visokom stopom njegovog stvaranja u radnim mišićima (kao rezultat intenzivne anaerobne glikolize). Koncentracija glukoze u krvi blago je povećana u usporedbi s stanjem mirovanja (do 100-120 mg%). Hormonalne promjene u krvi slične su onima koje se događaju tijekom vježbe maksimalne anaerobne snage.

Vodeći fiziološki sustavi i mehanizmi koji određuju sportsku izvedbu u vježbama blizu maksimalne anaerobne snage isti su kao u vježbama prethodne skupine, a dodatno i snaga mliječnokiselog (glikolitičkog) energetskog sustava mišića koji rade. Vježbe submaksimalne anaerobne snage (anaerobno-aerobne snage) su vježbe u kojima prevladava anaerobna komponenta opskrbe energijom radnih mišića. U ukupnoj proizvodnji energije u tijelu, ona doseže 60-70% i osigurava se uglavnom mliječno kiselim (glikolitičkim) energetskim sustavom. Značajan dio energetske opskrbe ovih vježbi pripada kisikovom (oksidativnom, aerobnom) energetskom sustavu. Maksimalno moguće trajanje natjecateljskih vježbi za vrhunske sportaše je od 1 do 2 minute. Snaga i maksimalno trajanje ovih vježbi su takvi da se u procesu njihove provedbe pokazatelji uspješnosti. Sustav transporta kisika (otkucaji srca, minutni volumen, PV, stopa potrošnje O2) može biti blizu ili čak doseći maksimalne vrijednosti za određenog sportaša. Što je vježba dulja, ti su pokazatelji na ciljnoj crti veći i veći je udio proizvodnje aerobne energije tijekom vježbe. Nakon ovih vježbi bilježi se vrlo visoka koncentracija laktata u radnim mišićima i krvi - do 20-25 mmol/l. Dakle, trenažna i natjecateljska aktivnost sportaša borilačkih vještina odvija se pri približno maksimalnom opterećenju mišića sportaša. Istodobno, energetski procesi koji se odvijaju u tijelu karakterizira činjenica da, zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tijekom njihovog izvođenja funkcije cirkulacije krvi i disanja nemaju vremena za postizanje mogućeg maksimuma. Tijekom maksimalne anaerobne vježbe, sportaš ili uopće ne diše ili uspije završiti samo nekoliko ciklusa disanja. Prema tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimuma.

Osoba izvodi tjelesne vježbe i troši energiju pomoću neuromuskularnog sustava. Neuromuskularni sustav skup je 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 tijekom treninga, ali ne više od 5%. Stoga ovaj faktor u rastu mišićne funkcionalnosti nema praktičnog značaja. Unutar CF dolazi do hiperplazije (povećanja broja elemenata) mnogih organela: miofibrila, mitohondrija, sarkoplazmatskog retikuluma (SRR), glikogenskih globula, mioglobina, ribosoma, DNA itd. Mijenja se i broj kapilara koji opslužuju CF. Miofibrila je specijalizirana organela mišićnog vlakna (stanice). Ima približno jednak presjek kod svih životinja. Sastoji se od sarkomera povezanih u niz, od kojih svaki uključuje aktinske i miozinske niti. Između aktinskih i miozinskih filamenata mogu nastati mostovi, a uz utrošak energije sadržane u ATP-u, mostovi se mogu rotirati, tj. kontrakcija miofibrila, kontrakcija mišićnih vlakana, kontrakcija mišića. Mostovi se stvaraju u prisutnosti iona kalcija i molekula ATP-a u sarkoplazmi. Povećanje broja miofibrila u mišićnom vlaknu dovodi do povećanja njegove snage, brzine kontrakcije i veličine. Zajedno s rastom miofibrila, rastu i drugi organeli koji služe miofibrilama, na primjer, sarkoplazmatski retikulum. Sarkoplazmatski retikulum je mreža unutarnjih membrana koje tvore vezikule, tubule i cisterne. U MV, SPR formira spremnike kalcija (Ca) koji se nakupljaju u tim spremnicima. Pretpostavlja se da su glikolitički enzimi vezani za membrane SPR-a, stoga, kada se zaustavi pristup kisika, dolazi do značajnog oticanja kanala. Ova pojava povezana je s nakupljanjem vodikovih iona (H), koji uzrokuju djelomičnu destrukciju (denaturaciju) proteinskih struktura i dodavanje vode na radikale proteinskih molekula. Za mehanizam mišićne kontrakcije od temeljne je važnosti brzina ispumpavanja Ca iz sarkoplazme, jer se time osigurava proces opuštanja mišića. Natrijeve, kalijeve i kalcijeve pumpe ugrađene su u SPR membrane, pa se može pretpostaviti da bi povećanje površine SPR membrana u odnosu na masu miofibrila trebalo dovesti do povećanja brzine relaksacije MV.

Posljedično, povećanje maksimalne stope ili brzine opuštanja mišića (vremenski interval od kraja električne aktivacije mišića do trenutka kada mehanička napetost u njemu padne na nulu) trebalo bi ukazivati ​​na relativno povećanje membrana SPR-a. Održavanje maksimalnog tempa osiguravaju rezerve u MV ATP-a, KrF, mase miofibrilarnih mitohondrija, mase sarkoplazmatskih mitohondrija, mase glikolitičkih enzima i puferskog kapaciteta sadržaja mišićnih vlakana i krvi.

Svi ovi čimbenici utječu na proces opskrbe energijom mišićne kontrakcije, međutim, sposobnost održavanja maksimalnog tempa trebala bi prvenstveno ovisiti o mitohondrijima SPR-a. Povećanjem količine oksidativnog MV ili, drugim riječima, aerobnog kapaciteta mišića, povećava se trajanje vježbe pri maksimalnoj snazi. To je zbog činjenice da održavanje koncentracije CrF tijekom glikolize dovodi do zakiseljavanja MV, inhibicije procesa potrošnje ATP-a zbog natjecanja H iona s Ca ionima u aktivnim centrima glava miozina. Stoga proces održavanja koncentracije CrF, uz prevagu aerobnih procesa u mišićima, postaje sve učinkovitiji kako se vježba izvodi. Također je važno da mitohondriji aktivno apsorbiraju vodikove ione, stoga je njihova uloga pri kratkotrajnoj ekstremnoj vježbi (10-30 s) više ograničena na puferiranje zakiseljavanja stanica. Dakle, prilagodba na mišićni rad odvija se kroz rad svake stanice sportaša, na temelju metabolizma energije tijekom života stanice. Osnova ovog procesa je potrošnja ATP-a tijekom interakcije iona vodika i kalcija.

Povećanje zabavne vrijednosti borbi podrazumijeva značajno povećanje aktivnosti borbe uz istodobno povećanje broja izvedenih tehničkih radnji. Uzimajući ovo u obzir, javlja se pravi problem vezan uz činjenicu da će s pojačanim intenzitetom natjecateljske utakmice na pozadini progresivnog fizičkog umora doći do privremene automatizacije motoričkih sposobnosti sportaša.

U sportskoj praksi to se obično očituje u drugom poluvremenu natjecateljske utakmice koja se održava visokim intenzitetom. U tom slučaju (osobito ako sportaš nema vrlo visoku razinu posebne izdržljivosti) uočavaju se značajne promjene pH krvi (ispod 7,0 konvencionalnih jedinica), što ukazuje na izrazito nepovoljnu reakciju sportaša na rad takvog intenziteta. Poznato je da, na primjer, stabilan poremećaj ritmičke strukture hrvačeve motoričke vještine pri izvođenju izbačaja u leđa počinje s razinom fizičkog umora pri pH vrijednosti krvi ispod 7,2 arb. jedinice

S tim u vezi, postoje dva moguća načina povećanja stabilnosti motoričkih sposobnosti borilačkih vještina: a) podići razinu posebne izdržljivosti do te mjere da mogu izvesti borbu bilo kojeg intenziteta bez izraženog fizičkog zamora (reakcija opterećenje ne bi trebalo dovesti do acidoznih pomaka ispod pH vrijednosti jednakih 7,2 konvencionalnih jedinica); b) osigurati stabilnu manifestaciju motoričkih sposobnosti u svim ekstremnim situacijama ekstremne tjelesne aktivnosti pri pH vrijednostima krvi koje dosežu 6,9 konvencionalnih vrijednosti. jedinice U okviru prvog smjera proveden je prilično velik broj posebnih istraživanja koja su utvrdila stvarne načine i izglede za rješavanje problema ubrzanog treninga posebne izdržljivosti kod sportaša borilačkih vještina. Što se tiče drugog problema, do danas nema stvarnih, praktično značajnih pomaka.

4. Problem oporavka u sportu

Jedan od najvažnijih uvjeta za intenziviranje trenažnog procesa i daljnje povećanje sportskih rezultata je raširena i sustavna primjena restorativnih sredstava. Racionalni oporavak od posebne je važnosti tijekom ekstremnih i blizu maksimalnih fizičkih i psihičkih naprezanja - obaveznih pratilaca treninga i natjecanja u modernom sportu. Očito je da korištenje sustava restorativnih sredstava zahtijeva jasnu klasifikaciju procesa restauracije u uvjetima sportske aktivnosti.

Specifičnost promjena oporavka, određena prirodom sportske aktivnosti, obujmom i intenzitetom trenažnih i natjecateljskih opterećenja te općim režimom, određuje specifične mjere usmjerene na vraćanje sposobnosti. N. I. Volkov razlikuje sljedeće vrste oporavka kod sportaša: trenutni (promatranje tijekom 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 povremenog oporavka zbog potrošnje energije u normalnim životnim uvjetima.

Njegov karakter uvelike je određen funkcionalnim stanjem tijela. Jasno razumijevanje dinamike procesa oporavka u uvjetima sportske aktivnosti potrebno je za organiziranje racionalnog korištenja sredstava za oporavljanje. Dakle, funkcionalne promjene koje se razvijaju u procesu kontinuiranog oporavka usmjerene su na osiguranje povećanih energetskih potreba tijela, na nadoknadu povećane potrošnje biološke energije u procesu mišićne aktivnosti. Metaboličke transformacije zauzimaju središnje mjesto u obnovi energetskih troškova.

Omjer tjelesne potrošnje energije i njezine obnove tijekom rada omogućuje podjelu tjelesne aktivnosti u 3 raspona: 1) opterećenja pri kojima je dovoljna aerobna podrška za rad; 2) opterećenja kod kojih se, uz aerobnu potporu radu, koriste anaerobni izvori energije, ali još nije prijeđena granica povećanja opskrbe mišića koji rade kisikom; 3) opterećenja kod kojih energetske potrebe premašuju mogućnosti trenutne obnove, što je praćeno brzim razvojem umora. U pojedinim sportovima, za procjenu učinkovitosti rehabilitacijskih mjera, preporučljivo je analizirati različite pokazatelje neuromuskularnog sustava i koristiti se psihološkim testovima. Korištenje u praksi rada s vrhunskim sportašima dubinskih pregleda korištenjem opsežnog skupa alata i metoda omogućuje nam da procijenimo učinkovitost prethodnih rehabilitacijskih mjera i odredimo taktiku sljedećih. Testiranje oporavka zahtijeva postupne preglede koji se provode u tjednim ili mjesečnim ciklusima treninga. Učestalost ovih pregleda i metode istraživanja određuju liječnik i trener ovisno o vrsti sporta, prirodi opterećenja određenog razdoblja treninga, korištenim restorativnim sredstvima i individualnim karakteristikama sportaša.

5 . Značajke metaboličkih stanja u ljudi tijekom mišićne aktivnosti

Stanje metabolizma u ljudskom tijelu karakterizira veliki broj varijabli. U uvjetima intenzivne mišićne aktivnosti najvažniji čimbenik o kojem ovisi metaboličko stanje organizma je primjena u području metabolizma energije. Za kvantificiranje metaboličkih stanja kod ljudi tijekom mišićnog rada, predlaže se korištenje tri vrste kriterija: a) kriteriji snage, koji odražavaju brzinu pretvorbe energije u aerobnim i anaerobnim procesima; b) kriterije kapaciteta koji karakteriziraju energetske rezerve tijela ili ukupni volumen metaboličkih promjena koje su se dogodile tijekom rada; c) kriterije učinkovitosti koji određuju u kojoj se mjeri koristi energija aerobnih i anaerobnih procesa pri izvođenju mišićnog rada. Promjene u snazi ​​i trajanju vježbanja imaju različite učinke na aerobni i anaerobni metabolizam. Takvi pokazatelji snage i kapaciteta aerobnog procesa, poput veličine plućne ventilacije, razine potrošnje kisika i unosa kisika tijekom rada, sustavno se povećavaju s trajanjem vježbanja pri svakoj odabranoj vrijednosti snage. Ovi pokazatelji primjetno rastu s povećanjem intenziteta rada u svim vremenskim intervalima vježbanja. Pokazatelji maksimalne akumulacije mliječne kiseline u krvi i ukupnog kisikovog duga, koji karakteriziraju kapacitet anaerobnih izvora energije, malo se mijenjaju pri izvođenju vježbi umjerene snage, ali zamjetno rastu s povećanjem trajanja rada pri intenzivnijim vježbama.

Zanimljivo je primijetiti da je pri najnižoj snazi ​​vježbanja, gdje sadržaj mliječne kiseline u krvi ostaje na konstantnoj razini od oko 50-60 mg, praktički nemoguće detektirati laktatni udio kisikovog duga; Nema prekomjernog oslobađanja ugljičnog dioksida povezanog s razgradnjom bikarbonata u krvi tijekom nakupljanja mliječne kiseline. Može se pretpostaviti da zabilježena razina nakupljanja mliječne kiseline u krvi još ne prelazi one granične vrijednosti, iznad kojih se opaža stimulacija oksidativnih procesa povezanih s uklanjanjem laktatnog kisikovog duga. Pokazatelji aerobnog metabolizma nakon kratkog razdoblja kašnjenja (oko 1 minute) povezani s treningom pokazuju sustavni porast s povećanjem vremena vježbanja.

U razdoblju uhodavanja dolazi do izraženog povećanja anaerobnih reakcija koje dovode do stvaranja mliječne kiseline. Povećanje snage vježbanja prati proporcionalno povećanje aerobnih procesa. Povećanje intenziteta aerobnih procesa s povećanjem snage utvrđeno je samo kod vježbi koje traju duže od 0,5 minuta. Pri izvođenju intenzivnih kratkotrajnih vježbi uočava se smanjenje aerobnog metabolizma. Povećanje veličine ukupnog duga kisika zbog stvaranja frakcije laktata i pojave prekomjernog oslobađanja ugljičnog dioksida otkriva se samo u onim vježbama čija je snaga i trajanje dovoljna za nakupljanje mliječne kiseline preko 50-60 mg. %. Pri izvođenju vježbi male snage, promjene u pokazateljima aerobnih i anaerobnih procesa pokazuju suprotan smjer, s povećanjem snage, promjene u tim procesima postaju jednosmjerne.

U dinamici pokazatelja stope potrošnje kisika i "viška" oslobađanja ugljičnog dioksida tijekom vježbanja otkriva se fazni pomak u razdoblju oporavka nakon završetka rada, dolazi do sinkronizacije pomaka u tim pokazateljima. Promjene u potrošnji kisika i razinama mliječne kiseline u krvi s povećanjem vremena oporavka nakon intenzivnog vježbanja jasno pokazuju fazne razlike. Problem umora u biokemiji sporta jedan je od najtežih i još je daleko od rješenja. U svom najopćenitijem obliku, umor se može definirati kao stanje tijela koje se javlja kao posljedica dugotrajne ili naporne aktivnosti, a karakterizirano je smanjenjem performansi. Subjektivno, to osoba percipira kao osjećaj lokalnog umora ili općeg umora. Dugoročne studije omogućuju podjelu biokemijskih čimbenika koji ograničavaju izvedbu u tri skupine koje su međusobno povezane.

To su, prije svega, biokemijske promjene u središnjem živčanom sustavu, uzrokovane kako samim procesom motoričke ekscitacije, tako i proprioceptivnim impulsima s periferije. Drugo, to su biokemijske promjene u skeletnim mišićima i miokardu, uzrokovane njihovim radom i trofičkim promjenama u živčanom sustavu. Treće, to su biokemijske promjene u unutarnjem okruženju tijela, ovisno o procesima koji se odvijaju u mišićima i utjecaju živčanog sustava. Zajednička obilježja 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 dugotrajnosti ima i neke specifičnosti. Osim toga, biokemijske promjene tijekom umora uzrokovanog kratkotrajnom mišićnom aktivnošću karakterizirane su znatno većim gradijentom nego tijekom mišićne aktivnosti umjerenog intenziteta, ali je trajanje blizu granice. Treba naglasiti da naglo smanjenje tjelesnih rezervi ugljikohidrata, iako od velike važnosti, ne igra presudnu ulogu u ograničavanju performansi. Najvažniji čimbenik koji ograničava performanse je razina ATP-a u samim mišićima iu središnjem živčanom sustavu.

Istodobno, ne mogu se zanemariti biokemijske promjene u drugim organima, posebice u miokardu. S intenzivnim kratkotrajnim radom, razina glikogena i kreatin fosfata u njemu se ne mijenja, ali se povećava aktivnost oksidativnih enzima. Kod duljeg rada može doći do smanjenja razine glikogena i kreatin fosfata, kao i enzimske aktivnosti. To je popraćeno EKG promjenama koje ukazuju na distrofične procese, najčešće u lijevoj klijetki, a rjeđe u atriju. Dakle, umor karakteriziraju duboke biokemijske promjene kako u središnjem živčanom sustavu tako i na periferiji, prvenstveno u mišićima. Štoviše, stupanj biokemijskih promjena u potonjem može se promijeniti s povećanjem performansi uzrokovanih učinkom na središnji živčani sustav. I.M. je pisao o središnjoj živčanoj prirodi umora još 1903. Sechenov. Od tada je sve više podataka o ulozi središnje inhibicije u mehanizmu umora. Ne može se sumnjati u prisutnost difuzne inhibicije tijekom umora uzrokovanog dugotrajnom mišićnom aktivnošću. Razvija se u središnjem živčanom sustavu i razvija se u njemu kroz interakciju centra i periferije s vodećom ulogom prvog. Umor je posljedica promjena u organizmu uzrokovanih intenzivnom ili dugotrajnom aktivnošću te zaštitna reakcija koja sprječava prijelaz preko linije funkcionalnih i biokemijskih poremećaja koji su opasni za organizam i ugrožavaju njegovo postojanje.

Određenu ulogu u mehanizmu umora imaju i poremećaji metabolizma proteina i nukleinskih kiselina u živčanom sustavu. Tijekom dugotrajnog trčanja ili plivanja s opterećenjem, što uzrokuje značajan umor, uočava se smanjenje razine RNA u motoričkim neuronima, dok se tijekom dugotrajnog, ali nezamornog rada ne mijenja ili povećava. Budući da su kemija i, posebno, aktivnost mišićnih enzima regulirani trofičkim utjecajima živčanog sustava, može se pretpostaviti da promjene u kemijskom statusu živčanih stanica tijekom razvoja zaštitne inhibicije uzrokovane umorom dovode do promjena u trofičkom centrifugalne impulse, što dovodi do poremećaja u regulaciji kemije mišića.

Ovi trofički utjecaji očito se provode kretanjem biološki aktivnih tvari duž aksoplazme eferentnih vlakana, koje je opisao P. Weiss. Konkretno, izolirana je proteinska tvar iz perifernih živaca, koja je specifičan inhibitor heksokinaze, sličan inhibitoru ovog enzima koji luči prednja hipofiza. Dakle, umor se razvija kroz interakciju središnjih i perifernih mehanizama s vodećim i integrirajućim značajem prvih. Povezan je kako s promjenama u živčanim stanicama tako i s refleksnim i humoralnim utjecajima s periferije. Biokemijske promjene tijekom umora mogu biti generalizirane, popraćene općim promjenama u unutarnjem okruženju tijela i poremećajima u regulaciji i koordinaciji različitih fizioloških funkcija (tijekom dugotrajne tjelesne aktivnosti koja uključuje značajnu mišićnu masu). Te promjene mogu biti i više lokalne prirode, ne praćene značajnim općim promjenama, već ograničene samo na mišiće koji rade i odgovarajuće skupine živčanih stanica i centara (tijekom kratkotrajnog rada maksimalnog intenziteta ili dugotrajnog rada ograničenog broj mišića).

Umor (a posebno osjećaj umora) je zaštitna reakcija koja štiti organizam od prekomjernih stupnjeva funkcionalne iscrpljenosti koji ugrožavaju život. Istodobno trenira fiziološke i biokemijske kompenzacijske mehanizme, stvarajući preduvjete za procese oporavka i dodatno povećavajući funkcionalnost i performanse organizma. Tijekom odmora nakon mišićnog rada uspostavljaju se normalni omjeri bioloških spojeva kako u mišićima, tako iu tijelu kao cjelini. Ako tijekom mišićnog rada dominiraju katabolički procesi potrebni za opskrbu energijom, tada tijekom odmora prevladavaju anabolički procesi. Anabolički procesi zahtijevaju utrošak energije u obliku ATP-a, stoga su najizraženije promjene u području energetskog metabolizma, budući da se tijekom odmora ATP neprestano troši, pa se stoga rezerve ATP-a moraju obnoviti. Anabolički procesi tijekom razdoblja odmora posljedica su kataboličkih procesa koji su se dogodili tijekom rada. Tijekom odmora ponovno se sintetiziraju ATP, kreatin fosfat, glikogen, fosfolipidi i mišićni proteini, ravnoteža vode i elektrolita u tijelu se vraća u normalu, a oštećene stanične 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 prekinuti oporavak. Hitni oporavak traje od 30 do 90 minuta nakon rada. U razdoblju hitnog oporavka dolazi do eliminacije produkata anaerobne razgradnje nakupljenih tijekom rada, prvenstveno mliječne kiseline i kisikovog duga. Nakon završetka rada, potrošnja kisika je i dalje povišena u odnosu na stanje mirovanja. Ta prekomjerna potrošnja kisika naziva se kisikov dug. Dug kisika je uvijek veći od deficita kisika, a što su intenzitet i trajanje rada veći, to je ta razlika značajnija.

Tijekom odmora prestaje trošenje ATP-a za mišićne kontrakcije i povećava se sadržaj ATP-a u mitohondrijima u prvim sekundama, što ukazuje na prijelaz mitohondrija u aktivno stanje. Koncentracija ATP-a raste, povećavajući razinu prije rada. Povećava se i aktivnost oksidativnih enzima. Ali aktivnost glikogen fosforilaze naglo se smanjuje. Mliječna kiselina, kao što već znamo, krajnji je proizvod razgradnje glukoze u anaerobnim uvjetima. U početnom trenutku mirovanja, kada ostaje povećana potrošnja kisika, povećava se opskrba kisikom oksidacijskih sustava mišića. Osim mliječne kiseline, oksidaciji su podložni i drugi metaboliti nakupljeni tijekom rada: jantarna kiselina, glukoza; a u kasnijim fazama oporavka i masne kiseline. Oporavak kašnjenja traje dugo nakon završetka posla. Prije svega, utječe na procese sinteze struktura koje se troše tijekom rada mišića, kao i na uspostavljanje ionske i hormonske ravnoteže u tijelu. Tijekom razdoblja oporavka, rezerve glikogena se nakupljaju u mišićima i jetri; ti se procesi oporavka odvijaju unutar 12-48 sati. Mliječna kiselina koja ulazi u krv ulazi u stanice jetre, gdje se prvo javlja sinteza glukoze, a glukoza je izravni građevinski materijal za glikogen sintetazu, koja katalizira sintezu glikogena. Proces resinteze glikogena je faznog karaktera, koji se temelji na fenomenu superkompenzacije. Superkompenzacija (overrecovery) je višak zaliha energetskih tvari tijekom razdoblja odmora na radnu razinu. Superkompenzacija je prihvatljiva pojava. Sadržaj glikogena, koji se smanjio nakon rada, povećava se tijekom odmora ne samo na početnu razinu, već i na višu razinu. Zatim dolazi do spuštanja na početnu (na radnu) razinu pa čak i malo niže, a zatim dolazi do valovitog povratka na prvobitnu razinu.

Trajanje faze superkompenzacije ovisi o trajanju rada i dubini biokemijskih promjena koje uzrokuje u tijelu. Snažan kratkotrajni rad uzrokuje brzi početak i brzi završetak faze superkompenzacije: kada se intramuskularne rezerve glikogena obnove, faza superkompenzacije se otkriva nakon 3-4 sata i završava nakon 12 sati. Nakon dugotrajnog rada umjerene snage superkompenzacija glikogena nastupa nakon 12 sati i završava između 48 i 72 sata nakon završetka rada. Zakon superkompenzacije vrijedi za sve biološke spojeve i strukture koje se, u jednom ili drugom stupnju, troše ili poremećuju tijekom mišićne aktivnosti i ponovno se sintetiziraju tijekom odmora. To uključuje: kreatin fosfat, strukturne i enzimske proteine, fosfolipide, stanične orgonele (mitohondriji, lizosomi). Nakon resinteze tjelesnih energetskih rezervi značajno se pojačavaju procesi resinteze fosfolipida i proteina, posebno nakon teškog rada snage, koji je popraćen njihovom značajnom razgradnjom. Obnavljanje razine strukturnih i enzimskih proteina događa se unutar 12-72 sata. Prilikom izvođenja radova koji uključuju gubitak vode, rezerve vode i mineralnih soli treba nadoknaditi tijekom perioda oporavka. Glavni izvor mineralnih soli je hrana.

6 . Biokemijska kontrola u borilačkim vještinama

Tijekom intenzivne mišićne aktivnosti u mišićima se stvaraju velike količine mliječne i pirogrožđane kiseline koje difundiraju u krv i mogu izazvati metaboličku acidozu organizma koja dovodi do umora mišića i praćena je bolovima u mišićima, vrtoglavicom i mučninom. Takve metaboličke promjene povezane su s iscrpljivanjem tjelesnih puferskih rezervi. Budući da je stanje tjelesnih puferskih sustava važno u manifestaciji visokih fizičkih performansi, CBS pokazatelji se koriste u sportskoj dijagnostici. Pokazatelji CBS-a, koji su normalno relativno konstantni, uključuju: - pH krvi (7,35-7,45); - pCO2 - parcijalni tlak ugljičnog dioksida (H2CO3 + CO2) u krvi (35 - 45 mm Hg); - 5B - standardni bikarbonat krvne plazme HSOd, koji kada je krv potpuno zasićena kisikom iznosi 22-26 meq/l; - BB - puferske baze pune krvi ili plazme (43 - 53 meq/l) - pokazatelj kapaciteta cjelokupnog puferskog sustava krvi ili plazme; - L/86 - normalne puferske baze pune krvi pri fiziološkim vrijednostima pH i CO2 alveolarnog zraka; - BE - višak baze, ili alkalna rezerva (od - 2,4 do +2,3 meq/l) - pokazatelj viška ili manjka pufera. CBS pokazatelji odražavaju ne samo promjene u puferskim sustavima krvi, već i stanje dišnog i izlučujućeg sustava tijela. Stanje acidobazne 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 vrijednosti krvi. Promjenom pokazatelja ABS-a tijekom mišićne aktivnosti moguće je pratiti odgovor tijela na tjelesnu aktivnost i rast kondicije sportaša, budući da se biokemijskom kontrolom ABS-a može odrediti jedan od ovih pokazatelja. Aktivna reakcija urina (pH) izravno ovisi o acidobaznom stanju tijela. Kod metaboličke acidoze kiselost urina raste do pH 5, a kod metaboličke alkaloze smanjuje se do pH 7. Tablica. Slika 3 prikazuje smjer promjena pH vrijednosti urina u odnosu na pokazatelje acidobaznog stanja plazme. Dakle, hrvanje kao sport karakterizira visok intenzitet mišićne aktivnosti. U tom smislu, važno je kontrolirati razmjenu kiselina u tijelu sportaša. Najinformativniji pokazatelj ACS-a je vrijednost BE - alkalne rezerve, koja raste s povećanjem kvalifikacija sportaša, posebno onih specijaliziranih za sportove brzine i snage.

Zaključak

Zaključno, možemo reći da se trenažna i natjecateljska aktivnost borilačkih vještina odvija pri približno maksimalnom opterećenju mišića sportaša. Istodobno, energetski procesi koji se odvijaju u tijelu karakterizira činjenica da, zbog kratkog trajanja anaerobnih vježbi, tijekom njihovog izvođenja funkcije cirkulacije krvi i disanja nemaju vremena za postizanje mogućeg maksimuma. Tijekom maksimalne anaerobne vježbe, sportaš ili uopće ne diše ili uspije završiti samo nekoliko ciklusa disanja. Prema tome, "prosječna" plućna ventilacija ne prelazi 20-30% maksimuma. Umor u natjecateljskim i trenažnim aktivnostima sportaša borilačkih vještina javlja se zbog gotovo maksimalnog opterećenja mišića tijekom cijelog perioda borbe.

Kao rezultat toga, razina pH u krvi raste, reakcija sportaša i njegova otpornost na napade neprijatelja se pogoršavaju. Za smanjenje umora preporuča se korištenje glikolitičkih anaerobnih opterećenja u trenažnom procesu. Proces traga stvoren dominantnim žarištem može biti prilično uporan i inertan, što omogućuje održavanje ekscitacije čak i kada je izvor iritacije uklonjen.

Nakon završetka mišićnog rada počinje razdoblje oporavka, odnosno postradno razdoblje. Karakterizira ga stupanj promjene tjelesnih funkcija i vrijeme potrebno za njihovo vraćanje na prvobitnu razinu. Proučavanje razdoblja oporavka potrebno je za procjenu težine određenog posla, utvrđivanje njegove usklađenosti s mogućnostima tijela i određivanje trajanja potrebnog odmora. Biokemijska osnova motoričkih sposobnosti borilačkih vještina izravno je povezana s ispoljavanjem sposobnosti snage, što uključuje dinamičku, eksplozivnu i izometrijsku snagu. Prilagodba na mišićni rad odvija se kroz rad svake stanice sportaša, na temelju metabolizma energije tijekom života stanice. Osnova ovog procesa je potrošnja ATP-a tijekom interakcije iona vodika i kalcija. Borilačke vještine kao sport karakterizira visok intenzitet mišićne aktivnosti. U tom smislu, važno je kontrolirati razmjenu kiselina u tijelu sportaša. Najinformativniji pokazatelj ACS-a je vrijednost BE - alkalna rezerva, koja raste s povećanjem kvalifikacija sportaša, posebno onih specijaliziranih za sportove brzine i snage.

Bibliografija

1. Volkov N.I. Biokemija 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. Tjelesni trening borilačkih vještina. - M: TVT odjel, 2011.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Mišićno-koštani sustav citoplazme. Građa i kemijski sastav mišićnog tkiva. Funkcionalna biokemija mišića. Bioenergetski procesi tijekom mišićne aktivnosti. Biokemija tjelesnog vježbanja. Biokemijske promjene u mišićima tijekom patologije.

priručnik za obuku, dodan 19.7.2009


Bit pojma i glavne funkcije mišićne aktivnosti. Faza oporavka ljudskog tijela. Pokazatelji oporavka i sredstva koja ubrzavaju proces. Glavne fiziološke karakteristike brzog klizanja.

test, dodan 30.11.2008


Biokemijsko praćenje trenažnog procesa. Vrste laboratorijskih kontrola. Sustav opskrbe tijela energijom. Značajke prehrane za sportaše. Načini pretvorbe energije. Stupanj obučenosti, glavne vrste prilagodbe, njihove karakteristike.

diplomski rad, dodan 22.01.2018


Mišići kao organi ljudskog tijela, sastoje se od mišićnog tkiva sposobnog kontrakcije pod utjecajem živčanih impulsa, njihova klasifikacija i vrste, funkcionalna uloga. Značajke mišićnog rada ljudskog tijela, dinamičkog i statičkog.

prezentacija, dodano 23.04.2013


Masa skeletnih mišića kod odrasle osobe. Aktivni dio mišićno-koštanog sustava. Poprečno-prugasta mišićna vlakna. Građa skeletnih mišića, glavne skupine i glatki mišići i njihov rad. Dobne karakteristike mišićnog sustava.

test, dodan 19.02.2009


Biokemijske analize u kliničkoj medicini. Proteini krvne plazme. Klinička biokemija bolesti jetre, gastrointestinalnog trakta, poremećaja hemostaze, anemije i transfuzije krvi, šećerne bolesti, endokrinih bolesti.

priručnik za obuku, dodan 19.7.2009


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 11.07.2012


Biokemijske analize u kliničkoj medicini. Patokemijski mehanizmi univerzalnih patoloških pojava. Klinička biokemija reumatskih bolesti, bolesti dišnog sustava, bubrega i gastrointestinalnog trakta. Poremećaji sustava hemostaze.

priručnik za obuku, dodan 19.7.2009


Tjelesni i psihički razvoj djeteta u neonatalnom i dojenačkom razdoblju. Anatomske i fiziološke značajke predškolskog razdoblja života. Razvoj mišićnog sustava i kostura u djece osnovnoškolske dobi. Razdoblje puberteta kod djece.

prezentacija, dodano 03.10.2015


Dobro oblikovan i funkcionalan mišićno-koštani sustav jedan je od glavnih uvjeta za pravilan razvoj djeteta. Upoznavanje s glavnim značajkama koštano-mišićnog sustava u djece. Opće karakteristike prsnog koša novorođenčeta.

U sportskoj fiziologiji uobičajeno je razlikovati i podijeliti mišićnu aktivnost na zone snage: maksimalnu, submaksimalnu, visoku i umjerenu. Postoji i druga podjela rada mišića ovisno o glavnim mehanizmima opskrbe energijom: na anaerobnu, mješovitu i aerobnu zonu opskrbe energijom.

U svakom mišićnom radu, prije svega, treba razlikovati njegovu početnu (početnu) fazu i nastavak. Vrijeme početne faze ovisi o intenzitetu rada: što je rad duži, to je početna faza intenzivnija i biokemijske promjene u mišićima tijekom nje su izraženije.

U prvim sekundama rada mišići dobivaju manje kisika nego što im je potrebno. Što je veći intenzitet rada i shodno tome veća potreba za kisikom, to je veći nedostatak kisika. 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 odgovarajuće kratko, tada završava u ovoj početnoj fazi. U tom slučaju potreba za kisikom neće biti zadovoljena.

Kod rada submaksimalnim intenzitetom, ali duljeg trajanja, biokemijske promjene u početnoj fazi bit će manje dramatične, a sama početna faza će se skratiti. U tom će slučaju potrošnja kisika doseći MPC (maksimalne moguće vrijednosti), ali potreba za kisikom još uvijek neće biti zadovoljena. U tim uvjetima tijelo doživljava nedostatak kisika. Važnost puta kreatin kinaze će se smanjiti, glikoliza će se odvijati prilično intenzivno, ali će mehanizmi aerobne resinteze ATP-a već biti aktivirani. Proces glikolize će uglavnom uključivati ​​glukozu koju krv donosi iz jetre, a ne glukozu nastalu iz mišićnog glikogena.

Tijekom mišićnog rada još nižeg intenziteta i duljeg trajanja, nakon kratkotrajne početne faze, prevladava resinteza ATP-a aerobnim mehanizmom, što je posljedica uspostave prave ravnoteže između potrebe za kisikom i opskrbe kisikom. Dolazi do povećanja i stabilizacije razine ATP-a u mišićnim vlaknima, ali je ta razina niža nego u mirovanju. Osim toga, dolazi do laganog povećanja razine kreatin fosfata.

Ako se tijekom dugotrajnog rada mišića njegova snaga naglo poveća, tada se uočavaju isti fenomeni kao u početnoj fazi. Povećanje radne snage prirodno povlači za sobom povećanje potrebe za kisikom, koja se ne može trenutno zadovoljiti. Kao rezultat toga, aktiviraju se anaerobni mehanizmi resinteze ATP-a.

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

Slika 10. Sudjelovanje različitih izvora energije u energetskoj opskrbi mišićne aktivnosti, ovisno o njezinom 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 veći BMD od žena. Za sportaše je ta vrijednost znatno veća nego za netrenirane osobe. Među sportašima različitih specijalnosti, najveće vrijednosti VO2 max zabilježene su među skijašima i trkačima na duge staze.

Sustavna tjelesna aktivnost dovodi do povećanja broja mitohondrija u mišićnim stanicama te do povećanja broja i aktivnosti enzima respiratornog lanca. Time se stvaraju uvjeti za potpunije korištenje pristiglog kisika i uspješniju opskrbu energijom treniranog tijela.

Redovitim treningom povećava se broj krvnih žila koje opskrbljuju mišiće krvlju. Time se stvara učinkovitiji sustav za opskrbu mišića kisikom i glukozom, kao i uklanjanje otpadnih tvari. Tijekom dugotrajnog treninga krvožilni i dišni sustav se prilagođavaju na način da se kisikov dug koji se pojavi nakon prvih vježbi naknadno u potpunosti nadoknadi. Sposobnost mišića za dugotrajni rad obično ovisi o brzini i učinkovitosti njihove apsorpcije i korištenja kisika.

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

Drugo, ovo je članak o biokemiji! Odavde moramo zaključiti da će biti teško razumljivo, i koliko god se trudili pojednostaviti, ipak je nemoguće sve objasniti jednostavnim riječima, tako da veliku većinu opisanih mehanizama nisam objasnio jednostavnim jezikom , da čitatelje još više ne zbunimo. Ako pažljivo i promišljeno čitate, moći ćete sve shvatiti. I treće, članak sadrži dovoljan broj pojmova (neki su ukratko objašnjeni u zagradama, neki nisu, jer se ne mogu objasniti u dvije-tri riječi, a ako ih počnete opisivati, članak može postati predug i potpuno nerazumljiv ). Stoga bih savjetovao korištenje internetskih tražilica za one riječi čije značenje ne znate.

Pitanje poput: "Zašto objavljivati ​​tako složene članke ako ih je teško razumjeti?" Takvi su članci potrebni kako bi se razumjelo koji se procesi odvijaju u tijelu u određenom vremenskom razdoblju. Vjerujem da tek nakon poznavanja ove vrste materijala možete početi stvarati metodološke sustave obuke za sebe. Ako to ne znate, onda će mnogi od načina da promijenite tijelo vjerojatno biti iz kategorije "popiranje prstom u nebo", tj. Jasno je na čemu se temelje. Ovo je samo moje mišljenje.

I još jedna molba: ako postoji nešto u članku što je, po vašem mišljenju, netočno ili neka netočnost, onda napišite o tome u komentarima (ili mi pošaljite PM).

Ići..

Ljudsko tijelo, a još više sportaš, nikada ne radi u "linearnom" (nepromjenjivom) načinu rada. Vrlo često ga proces treninga može natjerati da ide maksimalnom mogućom "brzinom". Kako bi izdržalo opterećenje, tijelo počinje optimizirati svoj rad pod ovom vrstom stresa. Ako konkretno uzmemo u obzir treninge snage (bodybuilding, powerlifting, dizanje utega, itd.), onda su prvi koji ljudskom tijelu daju signal o potrebnim privremenim promjenama (adaptaciji) naši mišići.

Mišićna aktivnost uzrokuje promjene ne samo u radnom vlaknu, već dovodi i do biokemijskih promjena u cijelom tijelu. Povećanju metabolizma mišićne energije prethodi značajno povećanje aktivnosti živčanog i humoralnog sustava.

U stanju prije lansiranja aktivira se djelovanje hipofize, kore nadbubrežne žlijezde i gušterače. Kombinirano djelovanje adrenalina i simpatičkog živčanog sustava dovodi do: povećanja broja otkucaja srca, povećanja volumena cirkulirajuće krvi, stvaranja u mišićima i prodiranja u krv metabolita metabolizma energije (CO2, CH3-CH (OH) )-COOH, AMP). Dolazi do preraspodjele iona kalija, što dovodi do širenja krvnih žila mišića i suženja krvnih žila u unutarnjim organima. Gore navedeni čimbenici dovode do preraspodjele općeg protoka krvi u tijelu, poboljšavajući opskrbu kisikom mišićima koji rade.

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

Povećanjem trajanja rada (stadij aerobne resinteze ATP-a) produkti razgradnje masti (masne kiseline i ketonska tijela) počinju igrati glavnu ulogu u opskrbi energijom mišićne kontrakcije. Lipolizu (proces razgradnje masti) aktiviraju adrenalin i somatotropin (poznat i kao "hormon rasta"). Istodobno se povećava jetreno "upijanje" i oksidacija krvnih lipida. Kao rezultat toga, jetra oslobađa značajne količine ketonskih tijela u krvotok, koja se oksidiraju u ugljični dioksid i vodu u radnim mišićima. Procesi oksidacije lipida i ugljikohidrata odvijaju se paralelno, a funkcionalna aktivnost mozga i srca ovisi o količini potonjeg. Stoga se tijekom razdoblja aerobne resinteze ATP-a javljaju procesi glukoneogeneze - sinteza ugljikohidrata iz tvari ugljikovodične prirode. Ovaj proces regulira hormon nadbubrežne žlijezde kortizol. Glavni supstrat glukoneogeneze su aminokiseline. U malim količinama glikogen nastaje i iz masnih kiselina (jetra).

Prelaskom iz stanja mirovanja u aktivni mišićni rad, potreba za kisikom značajno se povećava, budući da je potonji konačni akceptor elektrona i vodikovih protona sustava dišnog lanca mitohondrija u stanicama, osiguravajući procese aerobne resinteze ATP-a.

Na kvalitetu opskrbe kisikom aktivnih mišića utječe "zakiseljavanje" krvi metabolitima bioloških oksidacijskih procesa (mliječna kiselina, ugljikov dioksid). Potonji utječu na kemoreceptore stijenki krvnih žila, koji prenose signale u središnji živčani sustav, povećavajući aktivnost respiratornog centra medule oblongate (prijelazno područje između mozga i leđne moždine).

Kisik iz zraka širi se u krv kroz stijenke plućnih alveola (vidi sliku) i krvnih kapilara zbog razlike u njegovim parcijalnim tlakovima:

1) Parcijalni tlak u alveolarnom zraku je 100-105 mm. rt. sv
2) Parcijalni tlak u krvi u mirovanju je 70-80 mm. rt. sv
3) Parcijalni tlak u krvi tijekom aktivnog rada je 40-50 mm. rt. sv

Samo mali postotak kisika 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- multimolekula proteina koja se sastoji od četiri potpuno neovisne podjedinice. Svaka podjedinica povezana je s hemom (hem je prostetička skupina koja sadrži željezo).

Dodavanje kisika skupini hemoglobina koja sadrži željezo objašnjava se konceptom srodstva. Afinitet prema kisiku u različitim proteinima je različit i ovisi o strukturi proteinske molekule.

Molekula hemoglobina može vezati 4 molekule kisika. Na sposobnost hemoglobina da veže kisik utječu sljedeći čimbenici: temperatura krvi (što je niža, to bolje veže kisik, a njeno povećanje pospješuje razgradnju oksi-hemoglobina); alkalna reakcija krvi.

Nakon vezanja prvih molekula kisika, afinitet hemoglobina prema kisiku se povećava kao rezultat konformacijskih promjena u polipeptidnim lancima globina.
Krv obogaćena kisikom u plućima ulazi u sistemsku cirkulaciju (srce u mirovanju svake minute pumpa 5-6 litara krvi, a prenosi 250-300 ml O2). Tijekom intenzivnog rada, u jednoj minuti brzina pumpanja se povećava na 30-40 litara, a količina kisika koju prenosi krv iznosi 5-6 litara.

U mišićima koji rade (zbog prisutnosti visokih koncentracija CO2 i povišene temperature) dolazi do ubrzane razgradnje oksihemoglobina:

H-Hb-O2 -> H-Hb + O2​

Budući da je tlak 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 razgrađuje na ugljikov dioksid i vodikove protone:

H-Hb-CO2 -> H + + Hb-+ CO2​

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

H + + Hb -> H-Hb

Unatoč određenoj aktivaciji biokemijskih procesa i funkcionalnih sustava u predstartnom stanju, tijekom prijelaza iz stanja mirovanja u intenzivan rad, uočava se određena neravnoteža između potrebe za kisikom i njegove isporuke. Količina kisika koja je potrebna da zadovolji tijelo pri obavljanju mišićnog rada naziva se tjelesna potreba za kisikom. Međutim, povećana potreba za kisikom ne može se zadovoljiti neko vrijeme, pa je potrebno neko vrijeme da se pojača aktivnost dišnog i krvožilnog sustava. Stoga se početak svakog intenzivnog rada događa u uvjetima nedostatka kisika – kisikova deficijencija.

Ako se rad odvija maksimalnom snagom u kratkom vremenu, tada je potreba za kisikom tolika da se ne može zadovoljiti ni maksimalnom mogućom apsorpcijom kisika. Primjerice, pri trčanju na 100 m tijelo je opskrbljeno kisikom 5-10%, a nakon cilja stiže 90-95% kisika. Višak kisika koji se potroši nakon obavljenog rada naziva se kisikov dug.

Prvi dio kisika, koji ide na resintezu kreatin fosfata (raspao se tijekom rada), naziva se alaktični kisikov dug; drugi dio kisika, koji ide za eliminaciju mliječne kiseline i resintezu glikogena, naziva se laktatni kisikov dug.

Crtanje. Dotok kisika, nedostatak kisika i kisikov dug tijekom dugotrajnog rada na različitim snagama. A - za lagani rad, B - za težak rad i C - za iscrpljujući rad; I - razdoblje uhodavanja; II - stabilno (A, B) i lažno stabilno (C) stanje tijekom rada; III - razdoblje oporavka nakon izvođenja vježbe; 1 - alaktičke, 2 - glikolitičke komponente duga kisika (prema Volkov N.I., 1986).

Alaktatni kisikov dug relativno brzo kompenzira (30 sek. - 1 min.). Karakterizira doprinos kreatin fosfata opskrbi energijom mišićne aktivnosti.

Laktatni kisikov dug u potpunosti se nadoknađuje unutar 1,5-2 sata po završetku rada. Označava udio glikolitičkih procesa u opskrbi energijom. Tijekom duljeg intenzivnog rada prisutan je značajan udio drugih procesa u stvaranju laktatnog kisikovog duga.

Obavljanje intenzivnog mišićnog rada nemoguće je bez intenziviranja metaboličkih procesa u živčanom tkivu i tkivu srčanog mišića. Najbolja opskrba srčanog mišića energijom određena je brojnim biokemijskim i anatomsko-fiziološkim značajkama:
1. Srčani mišić prožet je iznimno velikim brojem krvnih kapilara kroz koje teče krv s velikom koncentracijom kisika.
2. Najaktivniji enzimi su aerobne oksidacije.
3. U mirovanju se masne kiseline, ketonska tijela i glukoza koriste kao energetski supstrati. Tijekom intenzivnog mišićnog rada glavni energetski supstrat je mliječna kiselina.

Intenziviranje metaboličkih procesa u živčanom tkivu izražava se u sljedećem:
1. Povećava se potrošnja glukoze i kisika u krvi.
2. Brzina obnove glikogena i fosfolipida se povećava.
3. Povećava se razgradnja bjelančevina i stvaranje amonijaka.
4. Ukupna količina visokoenergetskih rezervi fosfata se smanjuje.

Budući da se biokemijske promjene događaju u živim tkivima, prilično ih je problematično izravno promatrati i proučavati. Stoga, poznavajući osnovne obrasce metaboličkih procesa, glavni zaključci o njihovom tijeku donose se na temelju rezultata pretraga krvi, urina i izdahnutog zraka. Na primjer, doprinos reakcije kreatin fosfata opskrbi mišića energijom procjenjuje se koncentracijom produkata razgradnje (kreatin i kreatinin) u krvi. Najprecizniji pokazatelj intenziteta i kapaciteta aerobnih mehanizama opskrbe energijom je količina potrošena kisika. Razina razvoja glikolitičkih procesa procjenjuje se sadržajem mliječne kiseline u krvi tijekom rada iu prvim minutama odmora. Promjene u pokazateljima kiselinske ravnoteže omogućuju nam da donesemo zaključak o sposobnosti tijela da se odupre kiselim metabolitima anaerobnog metabolizma.

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

Ovisno o broju mišića uključenih u rad, potonji se dijeli na lokalne (u izvedbu je uključeno manje od 1/4 svih mišića), regionalne i globalne (uključeno je više od 3/4 mišića).
Lokalni rad(šah, streljaštvo) - uzrokuje promjene u radnom mišiću bez izazivanja biokemijskih promjena u tijelu kao cjelini.
Globalni rad(hodanje, trčanje, plivanje, skijanje, hokej i dr.) - izaziva velike biokemijske promjene u svim organima i tkivima tijela, najjače aktivira rad dišnog i kardiovaskularnog sustava. Postotak aerobnih reakcija u energetskoj opskrbi mišića koji rade iznimno je visok.
Statički način rada kontrakcija mišića dovodi do stezanja kapilara, što znači lošiju opskrbu mišića koji rade 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 osigurava kisik mišićima koji rade, pa naizmjenična kontrakcija mišića djeluje kao neka vrsta pumpe, tjerajući krv kroz kapilare.

Ovisnost biokemijskih procesa o snazi ​​obavljenog rada i njegovom trajanju izražava se na sljedeći način:
- Što je veća snaga (visoka stopa raspada ATP-a), to je veći udio anaerobne resinteze ATP-a;
- Snaga (intenzitet) pri kojoj se postiže najveći stupanj procesa opskrbe glikolitičkom energijom naziva se snagom iscrpljivanja.

Najveća moguća snaga definirana je kao najveća anaerobna snaga. Snaga rada obrnuto je proporcionalna trajanju rada: što je snaga veća, brže se događaju biokemijske promjene koje dovode do umora.

Iz svega rečenog može se izvući nekoliko jednostavnih zaključaka:
1) Tijekom trenažnog procesa intenzivno se troše različiti resursi (kisik, masne kiseline, ketoni, proteini, hormoni i još mnogo toga). Zbog toga se tijelo sportaša stalno mora opskrbljivati ​​korisnim tvarima (prehrana, vitamini, dodaci prehrani). Bez takve podrške postoji velika vjerojatnost štete zdravlju.
2) Prilikom prelaska na "borbeni" način ljudskom tijelu treba neko vrijeme da se prilagodi opterećenju. Zbog toga se ne biste trebali previše opterećivati ​​od prve minute treninga - vaše tijelo jednostavno nije spremno za to.
3) Na kraju treninga, također morate zapamtiti da je, opet, potrebno vrijeme da tijelo prijeđe iz uzbuđenog stanja u mirno. Dobra opcija za rješavanje ovog problema je cool-down (smanjenje intenziteta treninga).
4) Ljudsko tijelo ima svoje granice (otkucaji srca, tlak, količina hranjivih tvari u krvi, brzina sinteze tvari). Na temelju toga trebate odabrati optimalan trening za sebe u smislu intenziteta i trajanja, tj. pronađite sredinu u kojoj možete dobiti maksimalnu pozitivu i minimalnu negativnost.
5) Moraju se koristiti i statički i dinamički!
6) Nije sve tako komplicirano kao što se na prvi pogled čini.

Završimo ovdje.​

p.s. Što se tiče umora, postoji još jedan članak (o kojem sam također jučer pisao u javnom postu - “Biokemijske promjene tijekom umora i tijekom odmora.” Upola je duži i 3 puta jednostavniji od ovog, ali ne znam je li Vrijedi objaviti ovdje. Suština ovog članka je da sažima članak o superkompenzaciji i "toksinima umora". da li je potrebno ili ne.

Mišićni sustav i njegove funkcije

kontrakcije, opći pregled skeletnih mišića)

Postoje dvije vrste mišića: glatko, nesmetano(nehotično) i isprugana(proizvoljno). Glatki mišići nalaze se u stijenkama krvnih žila i nekih unutarnjih organa. Oni sužavaju ili šire krvne žile, pomiču hranu duž gastrointestinalnog trakta i skupljaju stijenke mjehura. Poprečno-prugasti mišići su svi skeletni mišići koji omogućuju različite pokrete tijela. U poprečno-prugastu muskulaturu spada i srčani mišić, koji automatski osigurava ritmičko funkcioniranje srca tijekom cijelog života. Osnova mišića su proteini koji čine 80-85% mišićnog tkiva (isključujući vodu). Glavno svojstvo mišićnog tkiva je kontraktilnost, osiguravaju ga kontraktilni mišićni proteini – aktin i miozin.

Mišićno tkivo je vrlo složeno. Mišić ima fibroznu strukturu, svako vlakno je mišić u malom, kombinacija tih vlakana čini mišić kao cjelinu. mišićna vlakna, pak se sastoji od miofibrile Svaka miofibrila podijeljena je na izmjenična svijetla i tamna područja. Tamna područja – protofibrili se sastoje od dugih lanaca molekula miozin, lake tvore tanje proteinske niti aktina. Kada je mišić u nekontrahiranom (opuštenom) stanju, aktinski i miozinski filamenti samo su djelomično napredovali jedan u odnosu na drugi, pri čemu je svaki miozinski filament nasuprot i okružen s 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 živčana vlakna prilaze i odlaze od mišića (princip refleksnog luka) (slika 2.4). Motorna (eferentna) živčana vlakna prenose impulse iz mozga i leđne moždine, dovodeći mišiće u radno stanje; senzorna vlakna prenose impulse u suprotnom smjeru, informirajući središnji živčani sustav o mišićnoj aktivnosti. Preko simpatičkih živčanih vlakana reguliraju se metabolički procesi u mišićima, čime se njihova aktivnost prilagođava promijenjenim uvjetima rada i različitim opterećenjima mišića. Svaki mišić prožet je razgranatom mrežom kapilara kroz koje ulaze tvari potrebne za funkcioniranje mišića i izlučuju se produkti metabolizma.

Skeletni mišići. Skeletni mišići dio su strukture mišićno-koštanog sustava, pričvršćeni su za kosti kostura i kontrahirani pokreću pojedine dijelove kostura i poluge. Oni sudjeluju u održavanju položaja tijela i njegovih dijelova u prostoru, osiguravaju pokrete pri hodanju, trčanju, žvakanju, gutanju, disanju itd., uz stvaranje topline. Skeletni mišići imaju sposobnost uzbuđenja pod utjecajem živčanih impulsa. Uzbuđenje se provodi na kontraktilne strukture (miofibrile), koje, kontrahirajući, izvode određeni motorički čin - pokret ili napetost.

Riža. 2.3. Shematski prikaz mišića.

Mišić (L) sastoji se od mišićnih vlakana (B), svaki od njih izgrađen je od miofibrila (U). miofibril (G) sastavljen od debelih i tankih miofilamenata (D). Slika prikazuje jednu sarkomeru, omeđenu linijama s obje strane: 1 - izotropni disk, 2 - anizotropni disk, 3 - područje s manjom anizotropijom. Transverzalni mediji multifibrila (4), dajući ideju o heksagonalnoj distribuciji debelih i tankih multifilamenata

Riža. 2.4. Dijagram najjednostavnijeg refleksnog luka:

1 - aferentni (osjetljivi) neuron, 2 - spinalni čvor, 3 - interneuron, 4 .- siva tvar leđne moždine, 5 - eferentni (motorni) neuron, 6 - završetak motornog živca u mišićima; 7 - osjetilni živčani završetak u koži

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

Mišići čije je djelovanje usmjereno u suprotnom smjeru nazivaju se antagonisti jednosmjerno - sinergisti. Isti mišići u različitim situacijama mogu djelovati u jednom i drugom svojstvu. Kod ljudi su češći vretenasti i vrpčasti. Fusiform mišići smješteni i funkcioniraju u području dugih koštanih tvorevina udova, mogu imati dva trbuha (digastrični mišići) i nekoliko glava (biceps, triceps, quadriceps mišići). Trakasti mišići imaju različite širine i obično sudjeluju u formiranju korzeta zidova tijela. Mišići s pernatom strukturom, 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 jaki mišići koji izvode pokrete male amplitude, drugi se nazivaju spretni mišići koji sudjeluju u pokretima velike amplitude. Prema funkcionalnoj namjeni i smjeru kretanja u zglobovima razlikuju se mišići fleksori I ekstenzori, aduktori I abducens, sfinkteri(kompresivni) i ekspanderi.

Snaga mišića određen težinom tereta koji može podići na određenu visinu (ili ga može držati pri maksimalnom pobuđivanju) bez promjene svoje duljine. Snaga mišića ovisi o zbroju sila mišićnih vlakana i njihove kontraktilnosti; o broju mišićnih vlakana u mišiću i broju funkcionalnih jedinica, istovremeno uzbuđeni kada se razvije napetost; iz početna duljina mišića(prethodno istegnuti mišić razvija veću snagu); iz uvjeti interakcije s kostima kostura.

Kontraktilnost mišić se odlikuje svojim apsolutna sila, oni. sila po 1 cm 2 presjeka mišićnih vlakana. Da bi se izračunao ovaj pokazatelj, snaga mišića podijeljena je po površini njegov fiziološki promjer(tj. zbroj površina svih mišićnih vlakana koja čine mišić). Na primjer: prosječna osoba ima snagu (na 1 cm 2 presjeka mišića) gastrocnemius mišića. - 6,24; ekstenzori vrata - 9,0; triceps brachii mišić - 16,8 kg.

Središnji živčani sustav regulira snagu mišićne kontrakcije mijenjajući 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. Tijekom procesa kontrakcije mišića potencijalna kemijska energija se pretvara u potencijalnu mehaničku energiju napetosti i kinetičku energiju pokreta. Postoji razlika između internog i vanjskog rada. Unutarnji rad povezan je s trenjem u mišićnom vlaknu tijekom njegove kontrakcije. Vanjski rad se očituje pomicanjem vlastitog tijela, tereta ili pojedinih dijelova tijela (dinamički rad) u prostoru. Karakterizira ga faktor učinkovitosti (učinkovitost) mišićnog sustava, tj. omjer obavljenog rada i ukupne potrošnje energije (za ljudske mišiće učinkovitost je 15-20%, za fizički razvijene, trenirane ljude ta je brojka nešto veća).

Kod statičkih napora (bez pokreta) ne može se govoriti o radu kao takvom sa stajališta fizike, već o radu, koji treba ocjenjivati ​​fiziološkim energetskim troškovima tijela.

Mišić kao organ. Općenito, mišić kao organ je složena strukturna tvorevina koja obavlja određene funkcije i sastoji se od 72-80% vode i 16-20% guste tvari. Mišićna vlakna sastoje se od miofibrila sa staničnim jezgrama, ribosoma, mitohondrija, sarkoplazmatskog retikuluma, osjetljivih živčanih tvorevina - proprioceptora i drugih funkcionalnih elemenata koji osiguravaju sintezu proteina, oksidativnu fosforilaciju i resintezu adenozin trifosforne kiseline, transport tvari unutar mišićne stanice itd. tijekom funkcioniranja mišićnih vlakana. Važna strukturna i funkcionalna tvorba mišića je motorna ili neuromotorna jedinica koja se sastoji od jednog motornog neurona i mišićnih vlakana koja su njime inervirana. Razlikuju se male, srednje i velike motorne jedinice ovisno o broju mišićnih vlakana koja sudjeluju u aktu kontrakcije.

Sustav slojeva i membrana vezivnog tkiva povezuje mišićna vlakna u jedan radni sustav, koji uz pomoć tetiva prenosi vuču koja se javlja tijekom kontrakcije mišića na kosti kostura.

Cijeli mišić prožet je razgranatom mrežom krvnih žila i limfnih ogranaka. naivčine. Crvena mišićna vlakna imaju gušću mrežu krvnih žila od bijela. Imaju veliku zalihu glikogena i lipida, karakterizirani su značajnom toničkom aktivnošću, sposobnošću podnošenja dugotrajnog stresa i dugotrajnog dinamičkog rada. Svako crveno vlakno ima više mitohondrija od bijelih - generatora i dobavljača energije, okruženih s 3-5 kapilara, što stvara uvjete za intenzivniju prokrvljenost crvenih vlakana i visoku razinu metaboličkih procesa.

Bijela mišićna vlakna imaju miofibrile koje su deblje i jače od miofibrila crvenih vlakana; brzo se kontrahiraju, ali nisu sposobne za dugotrajnu napetost. Mitohondriji 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 odgovoriti na širenje vala ekscitacije kontrakcijom i relaksacijom; prijelazni, kombinirajući oba svojstva.

Pumpa za mišiće- fiziološki koncept povezan s radom mišića i njegovim učinkom na vlastitu opskrbu krvlju. Njegovo glavno djelovanje očituje se na sljedeći način: tijekom kontrakcije skeletnih mišića usporava se dotok arterijske krvi u njih i ubrzava njezin odljev kroz vene; u razdoblju relaksacije venski se otjecanje smanjuje, a arterijski priljev doseže svoj maksimum. Razmjena tvari između krvi i tkivne tekućine odvija se kroz stijenku kapilara.

Riža. 2.5. Shematski prikaz procesa koji se odvijaju u

sinapsa nakon ekscitacije:

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

Mehanizmi mišića Funkcije mišića regulirane su različitim smanjenja odjela središnjeg živčanog sustava (SŽS), koji uvelike određuju prirodu njihove svestrane aktivnosti

(faze kretanja, tonička napetost i dr.). Receptori Motorni aparat daje aferentna vlakna motoričkog analizatora, koja čine 30-50% vlakana mješovitih (aferentno-eferentnih) živaca koji idu do leđne moždine. Kontrakcija mišića uzrokuje impulse koji su izvor mišićnog osjeta - kinestezija.

Prijenos uzbude od živčanog vlakna do mišićnog vlakna događa se kroz neuromuskularni spoj(Sl. 2.5), koja se sastoji od dvije membrane odvojene prorezom - presinaptičke (živčanog podrijetla) i postsinaptičke (mišićnog podrijetla). Kada su izloženi živčanom impulsu, oslobađaju se kvanti acetilkolina, što dovodi do pojave električnog potencijala koji može pobuditi mišićno vlakno. Brzina prijenosa živčanog impulsa kroz sinapsu je tisućama puta manja nego u živčanom vlaknu. Provodi uzbuđenje samo u smjeru mišića. Normalno, do 150 impulsa može proći kroz neuromuskularni spoj sisavaca u jednoj sekundi. S umorom (ili patologijom), pokretljivost neuromuskularnih završetaka se smanjuje, a priroda impulsa može se promijeniti.

Kemija i energija mišićne kontrakcije. Kontrakcija i napetost mišića provodi se zahvaljujući energiji koja se oslobađa tijekom kemijskih transformacija koje se javljaju prilikom ulaska u

mišić sa živčanim impulsom ili primjenom izravne iritacije na njega. Kemijske transformacije u mišićima događaju se kao u prisutnosti kisika(u aerobnim uvjetima) i u njegovoj odsutnosti(u anaerobnim uvjetima).

Cijepanje i resinteza adenozin trifosforne kiseline (ATP). Primarni izvor energije za mišićnu kontrakciju je razgradnja ATP-a (koji se nalazi u staničnoj membrani, retikulumu i miozinskim filamentima) u adenozin difosfornu kiselinu (ADP) i fosfornu kiselinu. U ovom slučaju, 10 000 kalorija se oslobađa iz svakog grama ATP molekule:

ATP = ADP + H3PO4 + 10 000 kal.

Tijekom daljnjih transformacija, ADP se defosforilira u adenilnu kiselinu. Razgradnju ATP-a potiče proteinski enzim aktomiozin (adenozin trifosfataza). U mirovanju nije aktivan; aktivira se kada je mišićno vlakno uzbuđeno. Zauzvrat, ATP djeluje na miozinske niti, povećavajući njihovu rastezljivost. Aktivnost aktomiozina se povećava pod utjecajem iona Ca, koji se u mirovanju nalaze u sarkoplazmatskom retikulumu.

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

Tako, konačni proces koji osigurava svu potrošnju energije mišića je proces oksidacije. U međuvremenu, dugotrajna mišićna aktivnost moguća je samo ako postoji dovoljna opskrba kisikom, jer Sadržaj tvari sposobnih za oslobađanje energije postupno se smanjuje u anaerobnim uvjetima. Osim toga, nakuplja se mliječna kiselina; pomak u reakciji na kiselu stranu remeti enzimske reakcije i može dovesti do inhibicije i dezorganizacije metabolizma i smanjenja mišićne učinkovitosti. Slična stanja nastaju u ljudskom tijelu tijekom rada maksimalnog, submaksimalnog i visokog intenziteta (snage), na primjer, pri trčanju na kratke i srednje udaljenosti. Zbog razvijene hipoksije (nedostatka kisika), ATP se ne obnavlja u potpunosti, nastaje takozvani kisikov dug i nakuplja se mliječna kiselina.

Aerobna resinteza ATP-a(sinonimi: oksidativna fosforilacija, tkivno disanje) - 20 puta učinkovitiji od anaerobnog stvaranja energije. Dio mliječne kiseline akumuliran tijekom anaerobne aktivnosti iu procesu dugotrajnog rada oksidira se u ugljični dioksid i vodu (1/4-1/6), dobivena energija se koristi za obnavljanje preostalih dijelova mliječne kiseline u glukozu i glikogen, osiguravajući pritom resintezu ATP-a i KrF. Energija oksidativnih procesa također se koristi za resintezu ugljikohidrata potrebnih mišiću za njegovu neposrednu aktivnost.

Općenito, ugljikohidrati daju najveću količinu energije za rad mišića. Na primjer, tijekom aerobne oksidacije glukoze nastaje 38 molekula ATP-a (za usporedbu: tijekom anaerobne razgradnje ugljikohidrata nastaju samo 2 molekule ATP-a).

Vrijeme razvoja 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 nekoliko desetaka minuta. Ako je u mirovanju stopa aerobne resinteze ATP-a niska, tada tijekom tjelesne aktivnosti njegova snaga postaje maksimalna, au isto vrijeme aerobni put može raditi satima. Također je vrlo ekonomičan: tijekom ovog procesa dolazi do duboke razgradnje polaznih tvari do konačnih proizvoda CO2 i NaO. Osim toga, aerobni put resinteze ATP-a odlikuje se svojom svestranošću u korištenju supstrata: sve organske tvari u tijelu se oksidiraju (aminokiseline, proteini, ugljikohidrati, masne kiseline, ketonska tijela itd.).

Međutim, aerobna metoda resinteze ATP-a ima i nedostatke: 1) zahtijeva potrošnju kisika, čiju dostavu mišićnom tkivu osiguravaju respiratorni i kardiovaskularni sustav, što je prirodno povezano s njihovom napetošću; 2) svi čimbenici koji utječu na stanje i svojstva mitohondrijskih membrana ometaju stvaranje ATP-a; 3) razvoj aerobnog stvaranja ATP-a je dugotrajan i niske snage.

Mišićna aktivnost koja se provodi u većini sportova ne može se u potpunosti osigurati aerobnim procesom resinteze ATP-a, te je tijelo prisiljeno dodatno uključiti anaerobne metode stvaranja ATP-a, koje imaju kraće vrijeme aktiviranja i veću maksimalnu snagu procesa ( tj. najveća količina ATP-a, "nastala 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 odvijaju u najmanje dvije vrste reakcija: 1. Kreatin fosfokinaza - kada se CrP cijepa, fosforne skupine iz kojih se prenose na ADP, čime se ponovno sintetizira ATP. Ali rezerve kreatin fosfata u mišićima su male i to uzrokuje brzo (unutar 2-4 s) izumiranje ove vrste reakcije. 2. Glikolitički(glikoliza) - razvija se sporije, unutar 2-3 minute intenzivnog rada. Glikoliza počinje fosforilacijom rezervi mišićnog glikogena i glukoze u krvi. Energija ovog procesa dovoljna je za nekoliko minuta napornog rada. U ovoj fazi završava prva faza fosforilacije glikogena i dolazi do pripreme za oksidativni proces. Zatim dolazi drugi stupanj glikolitičke reakcije – dehidrogenacija i treći – 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.

Biokemijski pokazatelji za procjenu anaerobnog puta kreatin fosfata resinteze ATP-a su kreatininski koeficijent i alaktični (bez mliječne kiseline) kisikov dug. Omjer kreatinina- je izlučivanje kreatinina u urinu dnevno po 1 kg tjelesne težine. U muškaraca, izlučivanje kreatinina kreće se od 18-32 mg/dan x kg, au žena - 10-25 mg/dan x kg. Postoji linearni odnos između sadržaja kreatin fosfata i stvaranja kreatinina. Stoga se pomoću koeficijenta kreatinina mogu procijeniti potencijalne mogućnosti ovog puta resinteze ATP-a.

Biokemijske promjene u tijelu uzrokovane nakupljanjem mliječne kiseline kao rezultat glikolize. Ako je u mirovanju prije početka cervikalne aktivnosti koncentracija laktata u krvi je 1-2 mmol/l, zatim nakon intenzivnog, kratkotrajnog vježbanja u trajanju od 2-3 minute ta vrijednost može doseći 18-20 mmol/l. Drugi pokazatelj koji odražava nakupljanje mliječne kiseline u krvi je krvna slika(pH): u mirovanju 7,36, nakon vježbanja smanjuje se na 7,0 ili više. Nakupljanje laktata u krvi određuje njegovu alkalna rezerva - alkalne komponente svih puferskih sustava krvi.

Završetak intenzivne mišićne aktivnosti popraćen je smanjenjem potrošnje kisika - u početku oštro, a potom postupnije. S tim u vezi ističu dvije komponente kisikovog duga: brzo (alaktat) i sporo (laktat). laktat - to 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 nastaje aerobno zahvaljujući kisiku, koji čini laktatni dug. Metabolizam laktata odvija se u stanicama jetre i miokarda.

Količina kisika potrebna za potpuno osiguranje obavljenog rada naziva se potreba za kisikom. Na primjer, u utrci na 400 m, potreba za kisikom je otprilike 27 litara. Vrijeme za trčanje udaljenosti na razini svjetskog rekorda je oko 40 sekundi. Istraživanja su pokazala da tijekom tog vremena sportaš apsorbira 3-4 litre 02. Dakle, 24 litre je ukupni dug kisika(oko 90% potrebe za kisikom), koja se eliminira nakon utrke.

U utrci na 100 m, nedostatak kisika može doseći i do 96% potrebe. U trčanju na 800 m udio anaerobnih reakcija lagano se smanjuje - na 77%, u trčanju na 10 000 m - na 10%, tj. pretežni dio energije dobiva se respiratornim (aerobnim) reakcijama.

Mehanizam opuštanja mišića.Čim živčani impulsi prestanu ulaziti u mišićno vlakno, ioni Ca2 pod djelovanjem tzv. kalcijeve pumpe, zahvaljujući energiji ATP-a, odlaze u cisterne sarkoplazmatskog retikuluma i njihova se koncentracija u sarkoplazmi smanjuje na prvobitnu. razini. 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 tijekom mišićne kontrakcije u kolagenim nitima koje okružuju mišićno vlakno, ono se nakon opuštanja vraća u prvobitno stanje. Dakle, proces mišićne relaksacije, odnosno relaksacije, kao i proces mišićne kontrakcije, odvija se pomoću energije hidrolize ATP-a.

Tijekom mišićne aktivnosti u mišićima se naizmjenično odvijaju procesi kontrakcije i opuštanja, pa stoga brzinsko-snažne osobine mišića podjednako ovise o brzini mišićne kontrakcije io sposobnosti mišića da se opuste.

Kratke karakteristike glatkih mišićnih vlakana. Glatka mišićna vlakna nemaju miofibrile. Tanke niti (aktin) povezane su sa sarkolemom, debele niti (miozin) nalaze se unutar mišićnih stanica. Glatkim mišićnim vlaknima također nedostaju cisterne s Ca ionima. Pod utjecajem živčanog impulsa Ca ioni polako ulaze u sarkoplazmu iz izvanstanične tekućine i također polako izlaze nakon prestanka pristizanja živčanih impulsa. Stoga se glatka mišićna vlakna sporo kontrahiraju i sporo opuštaju.

Opći pregled skeleta ljudski mišići. Mišići trupa(Sl. 2.6 i 2.7) uključuju mišiće prsa, leđa i trbuha. Mišići prsnog koša uključeni su u pokrete gornjih udova, a također osiguravaju voljne i nevoljne respiratorne pokrete. Respiratorni mišići prsnog koša nazivaju se vanjski i unutarnji interkostalni mišići. U respiratorne mišiće spada i dijafragma. Leđni mišići se sastoje od površinskih i dubokih mišića. Površinski omogućuju neke pokrete gornjih udova, glave i vrata. Duboki ("ispravljači trupa") pričvršćeni su na spinozne procese kralježaka i protežu se duž kralježnice. Leđni mišići sudjeluju u održavanju okomitog položaja tijela uz jaku napetost (kontrakciju), uzrokuju savijanje tijela unatrag. Trbušni mišići održavaju pritisak unutar trbušne šupljine (trbušni mišići), sudjeluju u nekim pokretima tijela (savijanje tijela prema naprijed, savijanje i okretanje u stranu), te u procesu disanja.

Mišići glave i vrata - mimika, žvakanje i pomicanje glave i vrata. Mišići lica jednim su krajem pričvršćeni za kost, drugim za kožu lica, neki mogu započeti i završiti u koži. Mišići lica osiguravaju pokrete kože lica, odražavaju različita psihička stanja osobe, prate govor i važni su u komunikaciji. Kada se mišići za žvakanje kontrahiraju, uzrokuju pomicanje donje čeljusti prema naprijed i u stranu. Mišići vrata sudjeluju u pokretima glave. Stražnja skupina mišića, uključujući mišiće zatiljka, toničkom (od riječi "ton") kontrakcijom drži glavu u uspravnom položaju.

Riža. 2.6. Mišići prednje polovice tijela (prema Sylvanovichu):

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

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

Riža. 2.7. Mišići stražnje polovice tijela (prema Sylvanovichu):

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

Mišići donjih ekstremiteta osigurati kretanje kuka, potkoljenice i stopala. Bedreni mišići imaju važnu ulogu u održavanju uspravnog položaja tijela, no kod čovjeka su razvijeniji nego kod drugih kralježnjaka. Mišići koji izvode pokrete potkoljenice nalaze se na bedru (npr. mišić kvadriceps, čija je funkcija opružavanje potkoljenice u koljenom zglobu; antagonist ovog mišića je mišić biceps femoris). Stopalo i nožne prste pokreću mišići koji se nalaze u potkoljenici i stopalu. Fleksija nožnih prstiju provodi se kontrakcijom mišića na tabanu i istezanjem mišića prednje površine noge i stopala. Mnogi mišići bedara, nogu i stopala uključeni su u održavanje ljudskog tijela u uspravnom položaju.

Sstrukturu i kontrakciju mišićnih vlakana.

Kontrakcija mišića u živom sustavu je mehanokemijski proces. Moderna ga znanost smatra najsavršenijim oblikom biološke pokretljivosti. 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 koji se odvija pretvorbom kemijske energije u mehaničku energiju izravno i s dobrom učinkovitošću (30-50%). Akumulacija potencijalne energije u fazi napetosti dovodi mišić u stanje moguće, ali još nerealizirane kontrakcije.

Životinje i ljudi imaju (a ljudi vjeruju da su već dobro proučeni) dvije glavne vrste mišića: isprugana i glatka. Poprečno-prugasti mišići ili skeletni su pričvršćeni na kosti (osim poprečno-prugastih vlakana srčanog mišića, koja se razlikuju od skeletnih mišića po sastavu). Glatko, nesmetano mišići podupiru tkiva unutarnjih organa i kože te formiraju mišiće stijenki krvnih žila, kao i crijeva.

U biokemiji sporta proučavaju skeletni mišići, “posebno odgovoran” za sportske rezultate.

Mišić (kao makro tvorevina koja pripada makro objektu) sastoji se od pojedinačnih mišićna vlakna(mikro formacije). U mišiću ih ima na tisuće; prema tome, mišićni napor je integralna vrijednost koja sažima kontrakcije mnogih pojedinačnih vlakana. Postoje tri vrste mišićnih vlakana: bijela brzotrzajući , srednji I Crvena sporotrzajući. Vrste vlakana razlikuju se u mehanizmu opskrbe energijom i njima upravljaju različiti motorički neuroni. Vrste mišića se razlikuju po omjeru vrsta vlakana.

Zasebno mišićno vlakno - acelularna formacija poput niti - simplast. Symplast "ne izgleda kao stanica": ima jako izdužen oblik s duljinom od 0,1 do 2-3 cm, u mišiću sartorius do 12 cm i debljinom od 0,01 do 0,2 mm. Simplast je okružen ljuskom - sarkolema,čijoj se površini približavaju završeci nekoliko motoričkih živaca. Sarcolemma je dvoslojna lipoproteinska membrana (debljine 10 nm) ojačana mrežom kolagenih vlakana. Kada se nakon kontrakcije opuste, vraćaju simplast u prvobitni oblik (slika 4).

Riža. 4. Pojedinačno mišićno vlakno.

Na vanjskoj površini sarkolemme-membrane uvijek se održava električni membranski potencijal, čak iu mirovanju je jednak 90-100 mV. Prisutnost potencijala nužan je uvjet za kontrolu muskulfibra (poput akumulatora automobila). Potencijal nastaje zahvaljujući aktivnom (znači uz utrošak energije - ATP) prijenosu tvari kroz membranu i njezinoj selektivnoj propusnosti (po principu - "koga hoću, pustit ću ga unutra ili ga pustiti van" ). Stoga se neki ioni i molekule nakupljaju u većim koncentracijama unutar simplasta nego izvana.

Sarkolema je dobro propusna za K + ione - oni se nakupljaju unutra, a Na + ioni se uklanjaju izvana. Sukladno tome, koncentracija Na + iona u međustaničnoj tekućini veća je od koncentracije K + iona unutar simplasta. Pomak pH na kiselu stranu (primjerice tijekom stvaranja mliječne kiseline) povećava propusnost sarkoleme za visokomolekularne tvari (masne kiseline, proteine, polisaharide), koje inače ne prolaze kroz nju. Niskomolekularne tvari (glukoza, mliječna i pirogrožđana kiselina, ketonska tijela, aminokiseline, kratki peptidi) lako prolaze (difundiraju) kroz membranu.

Unutarnji sadržaj simplasta – sarkoplazma– Ovo je koloidna proteinska struktura (konzistencija podsjeća na žele). U suspendiranom stanju sadrži glikogenske inkluzije, kapljice masti i "ugrađene" su razne subcelularne čestice: jezgre, mitohondriji, miofibrili, ribosomi i drugi.

Kontraktilni “mehanizam” unutar simplasta – miofibrile. To su tanki (Ø 1 - 2 mikrona) mišićni filamenti, dugi - gotovo jednaki duljini mišićnog vlakna. Utvrđeno je da u simplastima netreniranih mišića miofibrile nisu raspoređene uredno, duž simplasta, već s raspršenostima i odstupanjima, a kod treniranih miofibrile su orijentirane duž uzdužne osi i također su grupirane u snopovi, kao u konopcima. (Prilikom predenja umjetnih i sintetičkih vlakana, makromolekule polimera nisu u početku smještene striktno duž vlakna i, poput sportaša, "uporno se treniraju" - pravilno usmjerene - duž osi vlakana, ponovljenim premotavanjem: vidi dugi radionice u ZIV-u i Khimvoloknu).

Pod svjetlosnim mikroskopom može se uočiti da su miofibrile doista "prugaste". Izmjenjuju svijetla i tamna područja - diskove. Tamne felge A (anizotropni) proteini sadrže više od lakih diskova ja (izotropno). Svjetlosni diskovi ispresijecani membranama Z (telofragme) i dio miofibrila između dva Z - nazivaju se membrane sarkomera. Miofibrila se sastoji od 1000 – 1200 sarkomera (slika 5).

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

Duljina sarkomera varira od 1,8 µm u mirovanju do 1,5 µm tijekom umjerene i do 1 µm tijekom pune kontrakcije. Diskovi sarkomera, tamni i svijetli, sadrže protofibrile (miofilamente) - proteinske strukture poput niti. Nalaze se u dvije vrste: debeli (Ø – 11 – 14 nm, duljina – 1500 nm) i tanki (Ø – 4 – 6 nm, duljina – 1000 nm).

Riža. 5. Područje miofibrila.

Lagani kotači ( ja ) sastoji se samo od tankih protofibrila i tamnih diskova ( A ) – od dvije vrste protofibrila: tankih, međusobno pričvršćenih membranom, i debelih, koncentriranih u zasebnoj zoni ( H ).

Kada se sarkomera kontrahira, duljina tamnog diska ( A ) ne mijenja se, a duljina svjetlosnog diska ( ja ) smanjuje kako se tanki protofibrili (svijetli diskovi) pomiču u prostor između debelih (tamni diskovi). Na površini protofibrila postoje posebne izrasline - priraslice (debljine oko 3 nm). U “radnom položaju” tvore zahvat (poprečne mostove) između debelih i tankih niti protofibrila (slika 6). Kod ugovaranja Z -membrane se naslanjaju na krajeve debelih protofibrila, a tanke protofibrile mogu čak omotati debele. Tijekom superkontrakcije, krajevi tankih filamenata u središtu sarkomera su uvijeni, a krajevi debelih protofibrila su zgnječeni.

Riža. 6. Stvaranje adhezija između aktina i miozina.

Opskrba mišićnih vlakana energijom provodi se pomoću sarkoplazmatski retikulum(aka - sarkoplazmatski retikulum) – sustavi uzdužnih i poprečnih cijevi, membrana, mjehurića, odjeljaka.

U sarkoplazmatskom retikulumu odvijaju se organizirano i kontrolirano različiti biokemijski procesi; mreža pokriva sve zajedno i svaku miofibrilu posebno. Retikulum uključuje ribosome, oni provode sintezu proteina i mitohondrije - "stanične energetske stanice" (kako je definirano u školskom udžbeniku). Zapravo mitohondrije ugrađen između miofibrila, čime se stvaraju optimalni uvjeti za opskrbu energijom procesa mišićne kontrakcije. Utvrđeno je da je u treniranim mišićima broj mitohondrija veći nego u istim netreniranim mišićima.

Kemijski sastav mišića.

Voda sa ostavlja 70 - 80% težine mišića.

Vjeverice. Proteini čine od 17 do 21% mišićne težine: oko 40% svih mišićnih proteina koncentrirano je u miofibrilama, 30% u sarkoplazmi, 14% u mitohondrijima, 15% u sarkolemi, ostatak u jezgri i drugim staničnim organelama.

Mišićno tkivo sadrži enzimske miogenih proteina grupe, mioalbumin– rezervna bjelančevina (njegov sadržaj postupno opada s godinama), crvena bjelančevina mioglobina– kromoprotein (naziva se mišićni hemoglobin, veže više kisika nego hemoglobin krvi), te također globulini, miofibrilarni proteini. Više od polovice miofibrilarnih proteina su miozin, oko četvrtine - aktin, ostalo je tropomiozin, troponin, α- i β-aktinini, enzimi kreatin fosfokinaza, deaminaza i drugi. Mišićno tkivo sadrži nuklearnivjeverice– nukleoproteini, mitohondrijski proteini. U proteinima stroma, prepletanje mišićnog tkiva - glavni dio - kolagena I elastin sarkoleme, kao i miostromini (povezani s Z -membrane).

Uprethodno topljivi dušikovi spojevi. Ljudski skeletni mišići sadrže različite dušikove spojeve topive u vodi: ATP, od 0,25 do 0,4%, kreatin fosfat (CrP)– od 0,4 do 1% (treningom njegova količina raste), njihovi razgradni produkti su ADP, AMP, kreatin. Osim toga, mišići sadrže dipeptid karnozin, oko 0,1 - 0,3%, uključeno u obnavljanje mišićne učinkovitosti tijekom umora; karnitin, odgovoran za transport masnih kiselina kroz stanične membrane; aminokiseline, a među njima prevladava glutamin (objašnjava li to upotrebu mononatrijevog glutamata, pročitajte sastav začina, kako bi hrana dobila okus mesa); purinske baze, urea i amonijak. Skeletni mišići također sadrže oko 1,5% fosfatidi, koji sudjeluju u disanju tkiva.

Bez dušika veze. Mišići sadrže ugljikohidrate, glikogen i njegove produkte metabolizma, kao i masti, kolesterol, ketonska tijela i mineralne soli. Ovisno o načinu prehrane i stupnju treniranosti, količina glikogena varira od 0,2 do 3%, dok se treningom povećava masa slobodnog glikogena. Skladišne ​​masti nakupljaju se u mišićima tijekom treninga izdržljivosti. Masti vezane na proteine ​​čine približno 1%, a membrane mišićnih vlakana mogu sadržavati do 0,2% kolesterola.

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

Biokemija mišićnih proteina.

Glavni kontraktilni protein mišića je miozin odnosi se na fibrilarne proteine ​​(molekulska težina oko 470 000). Važna značajka miozina je sposobnost stvaranja kompleksa s molekulama ATP i ADP (što vam omogućuje "uzimanje" energije iz ATP-a) i s proteinom aktinom (što omogućuje održavanje kontrakcije).

Molekula miozina ima negativan naboj i specifično komunicira s ionima Ca ++ i Mg ++. Miozin, u prisutnosti iona Ca++, ubrzava hidrolizu ATP-a i tako pokazuje enzimatsku aktivnost adenozin trifosfata:

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

Protein miozina čine dva identična, duga polipeptidna α-lanca, uvijena poput dvostruke spirale, sl. 7. Pod djelovanjem proteolitičkih enzima molekula miozina se raspada na dva dijela. Jedan njegov dio sposoban je vezati se za aktin putem adhezija, tvoreći aktomiozin. Ovaj dio je odgovoran za aktivnost adenozin trifosfataze koja ovisi o pH okoline, optimalni je pH 6,0 - 9,5, kao i koncentraciji KCl. Aktomiozinski kompleks se raspada u prisutnosti ATP-a, ali u odsutnosti slobodnog ATP-a stabilan je. Drugi dio molekule miozina također se sastoji od dvije upletene spirale; one zbog elektrostatskog naboja vežu molekule miozina u protofibrile.

Riža. 7. Građa aktomiozina.

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

Globularni aktin se pretvara u fibrilarni aktin u prisutnosti iona K + i Mg ++, a fibrilarni aktin prevladava u živim mišićima.

Miofibrile sadrže značajnu količinu proteina tropomiozin, koji se sastoji od dva α-spiralna polipeptidna lanca. U mišićima u mirovanju stvara kompleks s aktinom i blokira njegove aktivne centre, budući da se aktin može vezati na Ca++ ione, koji uklanjaju ovu blokadu.

Na molekularnoj razini, debeli i tanki protofibrili sarkomera međusobno djeluju elektrostatski, budući da imaju posebna područja - izrasline i izbočine - gdje se formira naboj. U području A-diska debele protofibrile građene su od snopa uzdužno orijentiranih molekula miozina, tanke protofibrile su radijalno raspoređene oko debelih, tvoreći strukturu sličnu višežilnom kabelu. U središnjem M-pojasu debelih protofibrila, molekule miozina povezane su svojim "repovima", a njihove izbočene "glave" - ​​izrasline usmjerene su u različitim smjerovima i smještene duž pravilnih spiralnih linija. Zapravo, nasuprot njih u fibrilarnim aktinskim spiralama na određenoj udaljenosti jedna od druge također strše monomerne aktinske globule. Svaka izbočina ima aktivni centar, zbog čega je moguć nastanak priraslica s miozinom. Z-membrane sarkomera (poput izmjeničnih postolja) drže tanke protofibrile zajedno.

Biokemija kontrakcije i relaksacije.

Cikličke biokemijske reakcije koje se događaju u mišiću tijekom kontrakcije osiguravaju ponovljeno stvaranje i uništavanje priraslica između "glava" - izdanaka molekula miozina debelih protofibrila i izbočina - aktivnih centara tankih protofibrila. Rad na formiranju adhezija i pomicanju aktinskog filamenta duž miozinskog filamenta zahtijeva i preciznu kontrolu i značajan utrošak energije. U stvarnosti, u trenutku kontrakcije vlakana, u svakom aktivnom centru – protruziji nastaje oko 300 priraslica u minuti.

Kao što smo ranije primijetili, samo ATP energija može se izravno pretvoriti u mehanički rad mišićne kontrakcije. ATP hidroliziran enzimskim središtem miozina tvori kompleks s cijelim proteinom miozina. U kompleksu ATP-miozin miozin, zasićen energijom, mijenja svoju strukturu, a s njom i vanjske “dimenzije” te na taj način vrši mehanički rad skraćivanja rasta miozinske niti.

U mišiću koji miruje, miozin je još uvijek vezan za ATP, ali preko iona Mg++ bez hidrolitičkog cijepanja ATP-a. Stvaranje adhezija između miozina i aktina u mirovanju sprječava kompleks tropomiozina s troponinom koji blokira aktivne centre aktina. Blokada se održava i ATP se ne razgrađuje dok su ioni Ca++ vezani. Kada živčani impuls stigne do mišićnog vlakna, on se oslobađa odašiljač pulsa– neurohormon acetilkolina. Ioni Na+ neutraliziraju negativni naboj na unutarnjoj površini sarkoleme i depolariziraju je. U tom slučaju oslobađaju se Ca++ ioni koji se vežu za troponin. Zauzvrat, troponin gubi svoj naboj, uzrokujući deblokadu aktivnih centara - izbočine aktinskih filamenata - i nastanak adhezija između aktina i miozina (budući da je elektrostatsko odbijanje tankih i debelih protofibrila već uklonjeno). Sada, u prisutnosti Ca ++, ATP stupa u interakciju s središtem enzimske aktivnosti miozina i cijepa se, a energija transformirajućeg kompleksa koristi se za smanjenje adhezije. Gore opisani lanac molekularnih događaja sličan je električnoj struji koja ponovno puni mikrokondenzator; njegova se električna energija na licu mjesta odmah pretvara u mehanički rad i potrebno ju je ponovno napuniti (ako želite ići dalje).

Nakon puknuća adheziva, ATP se ne cijepa, već ponovno tvori kompleks enzim-supstrat s miozinom:

M–A + ATP -----> M – ATP + A ili

M–ADP–A + ATP ----> M–ATP + A + ADP

Ako u tom trenutku stigne novi živčani impuls, tada se ponavljaju reakcije "ponovnog punjenja", ako sljedeći impuls ne stigne, mišić se opušta. Povratak kontrahiranog mišića nakon opuštanja u prvobitno stanje osiguravaju elastične sile proteina u mišićnoj stromi. Iznoseći suvremene hipoteze mišićne kontrakcije, znanstvenici sugeriraju da u trenutku kontrakcije aktinski filamenti klize duž miozinskih filamenata, a njihovo skraćivanje također je moguće zbog promjena u prostornoj strukturi kontraktilnih proteina (promjena oblika spirale).

U mirovanju ATP djeluje plastificirajuće: spajanjem s miozinom sprječava stvaranje njegovih priraslica s aktinom. Razgradnjom tijekom mišićne kontrakcije ATP osigurava energiju za proces skraćivanja priraslica, kao i rad “kalcijeve pumpe” - opskrbu Ca++ ionima. 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 s rada pri maksimalnoj snazi), da bi se osigurala normalna mišićna aktivnost, ATP se mora obnavljati istom brzinom kojom se razgrađuje.