Лекции по «Физическая культура»

Продукты анаэробного  распада веществ создают в  организме так называемый кислородный долг, который ликвидируется в основном после окончания мышечной деятельности. Подобные условия создаются при работе максимальной, субмаксимальной и большой интенсивности (мощности), например, при беге на короткие и средние дистанции.

При легкой или умеренной  физической нагрузке к мышечным клеткам  доставляется достаточное количество кислорода.

Время развертывания  аэробного пути образования АТФ  составляет 3-4 мин (у тренированных – до 1 мин), при физических нагрузках его мощность становится максимальной и при этом аэробный путь может работать часами. Он также отличается высокой экономичностью: в ходе этого процесса идет глубокий распад исходных веществ до конечных продуктов СО2 и воды.

Ресинтез АТФ аэробным путем совершается за счет окислительного распада углеводов, жиров, безазотистых продуктов белкового обмена и  промежуточных продуктов расщепления  всех этих веществ (молочной кислоты  и др.). При этом освобождается большое количество энергии, обеспечивающее весьма эффективный процесс ресинтеза АТФ и других веществ. Образование АТФ можно рассматривать как главную цель тканевого дыхания.  Например, окисление одной молекулы молочной кислоты до углекислоты и воды освобождает энергию, достаточную для обратного превращения 4—5 молекул ее в гликоген. При полном окислении глюкозы энергии для ресинтеза высвобождается в 19 раз больше, чем в анаэробном процессе.

Однако аэробный способ ресинтеза АТФ имеет и недостатки:

1. он требует потребления кислорода, доставка которого в мышечную ткань обеспечивается дыхательной и сердечно-сосудистой системами, что, естественно, связано с их напряжением;
2. любые факторы, влияющие на состояние и свойства мембран митохондрий, нарушают образование АТФ;
3. развертывание аэробного образования АТФ продолжительно по времени и невелико по мощности.

Мышечная деятельность, осуществляемая в большинстве видов  спорта, не может полностью быть обеспечена аэробным процессом  ресинтеза  АТФ, и организм  вынужден включать анаэробные способы образования АТФ, имеющие более короткое время развертывания и большую максимальную мощность процесса (т.е. наибольшее количество АТФ, образуемое в единицу времени).

 

Итак, в мышце происходит сложная система химических процессов, многие из которых носят обратимый характер. Одни вещества распадаются и ресинтезируются за счет других, которые, в свою очередь, тоже подвергаются ресинтезу. АТФ, являющийся первичным источником энергии для мышечного сокращения, может при благоприятных условиях полностью ресинтезироваться. Ресинтезу подвергается и КрФ и даже, хотя и не полностью, углеводы. В конечном счете расходуются те органические вещества, которые распадаются до углекислоты и воды,— углеводы, жиры и др. Эти конечные продукты обмена в организме животных и человека не ресинтезируются, а выводятся наружу. Образование же углекислоты и воды, как уже отмечалось, происходит при участии кислорода. В связи с этим при мышечной деятельности возникает потребность в повышенном поглощении кислорода. Эта   потребность   тем   выше,  чем больше энергии должно быть потрачено на работу, т. е. чем она интенсивнее и длительнее.

 Количество кислорода, необходимое для полного обеспечения выполняемой работы, называют кислородным запросом. Например, в беге на 400 м кислородный запрос, равен приблизительно 27 л. Время пробегания дистанции на уровне мирового рекорда составляет около 40 с. Исследования показали, что за это время спортсмен поглощает 3—4 л 02. Следовательно, 24 л — это общий кислородный долг (около 90% кислородного запроса), который ликвидируется после забега.

В беге на 100 м кислородный долг может доходить до 96% запроса. В беге на 800 м доля анаэробных реакций несколько снижается — до 77%, в беге на 10 000 м — до 10%, т.е. преобладающая часть энергии поставляется за счет дыхательных (аэробных) реакций.

Тепловые явления в мышце при возбуждении. Химические реакции, происходящие в мышце при возбуждении, непосредственно связаны, как уже отмечалось выше, с энергетическими процессами. Так, распад АТФ приводит к превращению потенциальной химической энергии в механическую; ресинтез АТФ и других веществ связан с переносом энергии с одних соединений на другие. Энергетические процессы всегда сопровождаются образованием тепла. В мышце химическая энергия превращается в механическую непосредственно. Тем не менее, и в ней образуется тепло. Часть его представляет неизбежную «утечку» энергии при превращении химической энергии в механическую, а также при ресинтезе веществ — переносе энергии с одних соединений на другие. Часть тепла образуется в связи с укорочением мышцы (в результате внутреннего трения перемещающихся частей мышечных волокон), часть — при расслаблении мышцы. Эта последняя часть тепла представляет собой результат вторичного процесса превращения энергии — переход механической энергии в тепловую.

Тепло, образующееся в  мышцах, имеет   большое   значение   для поддержания температуры  тела на необходимом уровне.

 

 

Краткая характеристика гладких мышечных волокон. В гладких мышечных волокнах отсутствуют миофибриллы. Тонкие нити (актиновые) соединены с сарколеммой, толстые (миозиновые) находятся внутри мышечных клеток. В гладких мышечных волокнах отсутствуют также цистерны с ионами Са++. Под действием нервного импульса ионы Са++ медленно поступают в саркоплазму из внеклеточной жидкости и также медленно уходят после того, как прекращают поступать нервные импульсы. Поэтому гладкие мышечные волокна медленно сокращаются и медленно расслабляются. Гладкие мышцы способны к самопроизвольным ритмическим сокращениям, которые могут быть разной частоты и силы. Растяжение гладкой мускулатуры полого органа при наполнении его содержимым обычно сразу ведет к ее сокращению, и таким образом обеспечивается проталкивание содержимого дальше. Клетки иннервируются двумя видами вегетативных нервных волокон: одни из них относятся к симпатической, а другие - к парасимпатической нервной системе. Противоположное действие, которое оказывают эти волокна на иннервируемый ими орган, позволяет быстро изменять состояние органа в соответствии с возможными изменениями условий.

 

Скелетная мускулатура. Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата, крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение отдельные звенья скелета, рычаги. Они участвуют в удержании положения тела и его частей в пространстве, обеспечивают движения при ходьбе, беге, жевании, глотании, дыхании и т.д., вырабатывая при этом тепло. Скелетные мышцы обладают способностью возбуждаться под влиянием нервных импульсов. Возбуждение проводится до сократительных структур (миофибрилл), которые, сокращаясь, выполняют определенный двигательный акт — движение или напряжение

 

Напомним, что вся скелетная  мускулатура состоит из поперечно-полосатых  мышц. У человека их насчитывается  около 600 и большинство из них — парные. Их масса составляет 35—40% общей массы тела взрослого человека. Скелетные мышцы снаружи покрыты плотной соединительнотканной оболочкой. В каждой мышце различают активную часть (тело мышцы) и пассивную (сухожилие).

 

Мышцы, действие которых  направлено противоположно, называются антагонистами, однонаправленно — синергистами. Одни и те же мышцы в различных ситуациях могут выступать в том и другом качестве. У человека чаще встречаются веретенообразные и лентовидные. Веретенообразные мышцы расположены и функционируют в районе длинных костных образований конечностей, могут иметь два брюшка (двубрюшные мышцы) и несколько головок (двуглавые, трехглавые, четырехглавые мышцы). Лентовидные мышцы имеют различную ширину и обычно участвуют в корсетном образовании стенок туловища. Мышцы с перистым строением, обладая большим физиологическим поперечником за счет большого количества коротких мышечных структур, значительно сильнее тех мышц, ход волокон в которых имеет прямолинейное (продольное) расположение. Первые называют сильными мышцами, осуществляющими малоамплитудные движения, вторые — ловкими, участвующими в движениях с большой амплитудой. По функциональному назначению и направлению движений в суставах различают мышцы сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, сфинктеры (сжимающие) и расширители.

 

Общий обзор скелетных мышц человека.    Мышцы туловища  включают мышцы грудной клетки, спины и живота. Мышцы грудной клетки участвуют в движениях верхних конечностей, а также обеспечивают произвольные и непроизвольные дыхательные движения. Дыхательные мышцы грудной клетки называются наружными и внутренними межреберными мышцами. К дыхательным мышцам относится также и диафрагма. Мышцы спины состоят из поверхностных и глубоких мышц. Поверхностные обеспечивают некоторые движения верхних конечностей, головы и шеи. Глубокие («выпрямители туловища») прикрепляются к остистым отросткам позвонков и тянутся вдоль позвоночника. Мышцы спины участвуют в поддержании вертикального положения тела, при сильном напряжении (сокращении) вызывают прогибание туловища назад. Брюшные мышцы поддерживают давление внутри брюшной полости (брюшной пресс), участвуют в некоторых движениях тела (сгибание туловища вперед, наклоны и повороты в стороны), в процессе дыхания.

 

Мышцы головы и шеи — мимические, жевательные и приводящие в движение голову и шею. Мимические мышцы прикрепляются одним своим концом к кости, другим — к коже лица, некоторые могут начинаться и оканчиваться в коже. Мимические мышцы обеспечивают движения кожи лица, отражают различные психические состояния человека, сопутствуют речи и имеют значение в общении. Жевательные мышцы при сокращении вызывают движение нижней челюсти вперед и в стороны. Мышцы шеи участвуют в движениях головы. Задняя группа мышц, в том числе и мышцы затылка, при тоническом (от слова «тонус») сокращении удерживает голову в вертикальном положении.

 

Мышцы верхних  конечностей обеспечивают движения плечевого пояса, плеча, предплечья и приводят в движение кисть и пальцы. Главными мышцами-антагонистами являются двуглавая (сгибатель) и трехглавая (разгибатель) мышцы плеча. Движения верхней конечности и прежде всего кисти чрезвычайно многообразны. Это связано с тем, что рука служит человеку органом труда.

Мышцы нижних конечностей обеспечивают движения бедра, голени и стопы. Мышцы бедра играют важную роль в поддержании вертикального положения тела, но у человека они развиты сильнее, чем у других позвоночных. Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырехглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в коленном суставе; антагонист этой мышцы — двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы ног приводятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе. Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, расположенных на подошве, а разгибание — мышцами передней поверхности голени и стопы. Многие мышцы бедра, голени и стопы принимают участие в поддержании тела человека в вертикальном положении.

Физиологические системы организма

 

Принято выделять следующие физиологические системы  организма: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др.

 

Кровеносная система

 

 

Кровь в организме человека выполняет следующие основные функции:

1. транспортную — в процессе обмена веществ переносит к тканям тела питательные вещества и кислород, а из тканей к органам выделения транспортирует продукты распада, образующиеся в результате жизнедеятельности клеток тканей;
2. регуляторную — осуществляет гуморальную (гумор — жидкость) регуляцию функций организма с помощью гормонов и других химических веществ и рефлекторную — вследствие гидростатического давления на нервные окончания (барорецепторы), расположенные в стенках кровеносных сосудов;

 

3. защитную — защищает организм от вредных веществ и инородных тел, кроме этого, при повреждении тканей тела останавливает кровотечение;
4. теплообмен — участвует в поддержании постоянной температуры тела.

Кровь состоит из жидкой части (плазмы) (55%) и взвешенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и др.) (45%). Кровь имеет слабую щелочную реакцию.

 

Эритроциты — красные  кровяные тельца, носители дыхательного пигмента — гемоглобина. Их 4-6 млн в 1 мм³ крови. Эритроциты переносят кислород из легких к тканям и частично углекислый газ из тканей к легким.

 

Лейкоциты — белые  кровяные клетки, их имеется несколько видов. В 1 куб. мм крови содержится 6~8 тыс. лейкоцитов. Они способны проникать через стенки кровеносных сосудов в ткани тела и уничтожать болезнетворные микробы и инородные тела, попавшие в организм. Это явление называется «фагоцитозом».

 

Тромбоциты — кровяные пластинки. Их содержится в крови 100-300 тыс. в 1 мм³. Они защищают организм от потери крови. При повреждении тела и кровеносных сосудов тромбоциты способствуют свертыванию крови, образованию сгустка (тромба), который закупоривает сосуд и прекращает потерю крови.

В жидкой части крови, называемой плазмой, растворены органические и неорганические вещества; вода составляет в ней около 90 %.

Из органических веществ в плазме крови больше всего белков - около 8%. Функции белков плазмы очень разнообразны и исключительно важны.

Белок фибриноген играет важную роль в процессе свертывания  крови.

    Антитела —  вещества, уничтожающие микробы,—  также имеют белковую природу.

Белки участвуют в  поддержании необходимой реакции  плазмы и в обеспечении ее осмотического  давления. Молекулы белков относительно велики. Оставаясь всегда в кровеносных  сосудах, они способствуют удержанию воды в сосудистом русле и сохранению относительного постоянства содержания воды в крови и тканях.

Белки делают плазму крови  вязкой. Благодаря этому эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки  не оседают в кровеносных сосудах, а равномерно перемешиваются с плазмой.

Углеводы в плазме крови находятся главным образом в виде глюкозы. Это простейший углевод, который легко всасывается из кишечника в кровь. Плазма крови содержит около 0,1% глюкозы. Но эта величина не является постоянной. Глюкоза непрерывно расходуется всеми тканями организма, так как при ее окислении освобождается необходимая им энергия. Но особенно много глюкозы расщепляется в мышцах при физической работе. Хотя глюкоза все время извлекается из крови и поступает в мышцы и другие органы, количество ее в крови не уменьшается, а при работе небольшой длительности даже возрастает.