Geum.ru

План введение. Понятие «здоровье», его содержание и критерии. Валеология наука о здоровье и здоровом образе жизни

Вид материалаРеферат

Содержание


Биологические основы двигательной деятельности человека (будущего специалиста) химия движения
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

О низком уровне эмоциональной устойчивости свидетельствуют:

постоянное ухудшение результатов деятельности в условиях эмоциональных воздействий, при сильных эмоциях; понижение спортивных результатов на соревнованиях по сравнению с тренировками; ухудшение качества ответов на экзаменах и зачетах по сравнению с обычными беседами; неадекватные поступки, частые ошибки в действиях при выполнении заданий в условиях контроля со стороны руководителя, перед большой группой товарищей или зрителей.

Для проверки и оценки профессионально-прикладной физической подготовленности успешно используется метод тестирования. заключающийся в искусственном формировании (моделировании) действий, в которых наиболее отчетливо проявляются те или иные изучаемые качества и свойства личности. Могут применяться двигательные, моторные тесты (к ним относятся контрольные упражнения), стандартные и максимальные функциональные пробы, а также аппаратурные и бланковые тесты.

В условиях МАИ наиболее приемлемы и распространенны разнообразные моторные тесты, в основе которых лежат двигательные задания, для которых определена объективно обоснованная система оценок по 5 балльной системе.

Большое значение при выполнении тестов имеет мотивация. Прежде чем приступить к проверке и оценке профессионально важных качеств необходимо как следует ознакомиться со всеми подробностями применяемого теста (или с батареей нескольких тестов), четко уяснить цели и условия их использования.

Батарею из нескольких тестов обычно проводят в два дня, причем тесты на силовую, общую выносливость, стойкость проводят последними.


БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА (БУДУЩЕГО СПЕЦИАЛИСТА) ХИМИЯ ДВИЖЕНИЯ

Вступление

В жизни почти каждого человека часто наступает момент, когда под влиянием неожиданного побуждения или спонтанно возникшей мотивации возникает стремление быть на кого-то похожим, кому-то подражать, а может быть стать здоровее, сильнее, быстрее, ловчее всех окружающих.

Бывает и так, что молодой человек или девушка (студенты МАИ) оказываются перед необходимостью повысить или просто улучшить свои двигательные (физические) способности, необходимые им в их будущей специальности. А это связано с физическим воспитанием.

Форма занятий физическими упражнениями может быть различной: в секции, в платной группе, в клубе по интересам, в системе ДОСААФ, с репетитором и, естественно - самостоятельно.

В любом случае занимающийся обязан сам для себя поставить цель. Она может быть различной - от оздоровления, поддержания форм тела до установления мировых рекордов в избранном виде спортивной или трудовой деятельности (ППФП).

Поставленная цель требует решения целого ряда частных задач. Одной из первых, если не главных, является теоретическая подготовка. Занимающийся должен знать, что происходит в его организме при выполнении физического упражнения и пути преломления двигательных программ, чтобы эффект от выполнения этих программ был желаемым. Итак - движение !!!

Тело человека - "система рычагов", приводимая в движение мышечной системой для перемещения и взаимодействия со средой. Этот раздел относится к биомеханике и требует специального изучения.

Биологические основы двигательной деятельности человека - химия движения

Движение - одно из основных свойств живых организмов. Нет жизни без движения, и без движения невозможна жизнь.

Форма движения различна. Низшие позвоночные и беспозвоночные черви, моллюски, птицы, растения и т.д.

Весьма разнообразен и характер движения. Среди млекопитающих одним животным свойствен равномерный бег (лошадь, олень), другим передвижение прыжками (кенгуру, тушканчик, заяц).

Любое движение есть результат работы мышц. К чему бы мы не обратились в жизнедеятельности человека, мы везде встречаемся с работой мышц. Передвижение в пространстве и поза в состоянии покоя - функция мышц. Добыча, разжевывание, проглатывание пищи и продвижение ее по пищеварительному тракту без мышц были бы невозможны. Дыхание - работа межреберных мышц и диафрагмы. С помощью мышечного чувства мы определяем массу предмета, а мышцы глаз обеспечивают нам определение расстояний: по степени напряжения их мы судим, далеко или близко расположен тот или иной объект. Выражение душевных волнений, наша мимика - опять же мышцы. Наконец, все виды труда от тяжелого физического до тончайшей работы ювелира, музыканта или художника - мышечная деятельность. Качество мышц человека резко различается. Если сравнивать отдельные мышцы даже одного индивидуума, то мы увидим мышцы сильные и мышцы ловкие, не обладающие меньшей силой; мышцы выносливые, способные к длительным напряжениям, и мышцы быстро утомляющиеся; мышцы очень быстро сокращающиеся, и мышцы, сокращающиеся медленно.

Движение многообразно в своем проявлении, но в основе его лежат общие молекулярные механизмы.

Как же устроена мышца ?

Различают поперечнополосатые мышцы (в них при рассмотрении под микроскопом видна поперечная исчерченность) и гладкие (в них такой исчерченности нет). Первые - мышцы скелета (их так и называют - скелетные), которые мы можем сокращать произвольно, а вторые - мышцы внутренних

органов (желудочно-кишечного тракта, бронхов, сосудов и т.д.). К непроизвольным мышцам относится и мышца сердца, хотя она и имеет поперечную исчерченность.

В поперечнополосатой мышце различают сухожильную головку, которой мышца начинается на кости, мышечное брюшко, состоящее из волокон, и сухожильный хвост, которым мышца заканчивается на другой кости.

Рассматривая мышечное волокно под микроскопом, мы увидим, что более светлые полоски волокна чередуются с более темными. Эти полоски называют дисками. Темные диски обладают двойным лучепреломлением, их называют анизотропными, или дисками А. Светлые диски этим свойством не обладают, их называют изотропными, или дисками И. Часть мышечного волокна от середины одного диска И до вершины другого - саркомер. Таким образом, мышечное волокно состоит из большого числа саркомеров, причем длина каждого саркомера в покоящейся мышце около 2 мкм, а в сократившейся мышце - несколько более 1 мкм.

Мышечное волокно окружено тонкой оболочкой - сарколеммой. Она не только ограничивает мышечное волокно от окружающей среды, но реализует и регулирует обмен веществ между этой средой и мышечным волокном.

На поверхности сарколеммы располагаются двигательные нервные окончания, напоминающие ветвящиеся кустики или вилочки и осуществляющие контакт с мышечным волокном через тончайшие волоконца - терминальные веточки, заканчивающиеся двигательными пластинками. Область соприкосновения нервных клеток друг с другом или с иннервируемыми ими тканями называют синапсом. Устройство синапса довольно сложное.

У всех скелетных мышц хорошее кровоснабжение. Чем деятельнее мышца, тем гуще ее сосудистая сеть.

По своему химическому составу мышечное волокно, как и всякая живая клетка - белковое образование. 72-80% массы его составляет вода, 16-21% - белки, и только 3-4% - небелковые вещества.

Источником приходящих к мышце двигательных импульсов яеляготся специальные нервные клетки - мотонейрояы спинного мозга. Их длинные отростки (аксоны) выходят из спинного мозга через его передние корешки и

образуют двигательные нервы. Каждый мотонейрон иннервирует от 5 до 100 мышечных волокон, составляя функциональный комплекс, называемый нейромоторной или двигательной единицей. Все ее мышечные волокна под влиянием двигательного импульса сокращаются одновременно и с максимальной силой, подчиняясь закону "все или ничего". Сокращение же мышцы в целом регулируется и дозируется возбуждением разного числа нейромоторных единиц.

Откуда же берется энергия работающих мышц

В жизни одиночного мышечного сокращения практически не существует. Всякое, даже самое кратковременное движение - большая серия одиночных сокращений, очень часто сливающихся в более или менее длительное непрерывающееся сокращение мышц. Всякое движение - чередование сокращений и расслаблении мышц. Если мы, например, спокойно идем - мышцы ног сокращаются и расслабляются с небольшой частотой; если бежим - частота резко возрастает; если несем тяжелый предмет - мышцы длительное время остаются напряженными.

Энергию одиночному мышечному сокращению дает АТФ. Но при одиночном сокращении затрата ее невелика и так быстро восстанавливается, что даже точными современными методами трудно эту затрату определить. Другое дело, если мышечная работа длилась некоторое время, хотя бы 10-20 сек. В этом случае мы обнаружим отчетливую убыль АТФ, и тем большую, чем интенсивнее была мышечная деятельность. Установлено, например, что 30-ти минутная работа на лабораторном велоэргометре с умеренным темпом педалирования приводит к снижению уровня АТФ в мышцах бедра на 25%, а 2-х минутное педалирование в максимальном темпе - на 35%. Если же мышцу человека интенсивно и непрерывно раздражать электрическим током, то через некоторое время запас АТФ в ней полностью иссякнет и мышца утратит способность сокращаться. Способность к новым сокращениям и расслаблениям у нее появится только через какой-то промежуток времени.

На какое же время хватит имеющегося в мышце запаса АТФ, если он не будет постоянно возобновляться?

Опытным путем показано, что животные могут работать без возобновления запасов АТФ - 2-3 сек, человек - 10-20 сек. Следовательно, на одном наличном запасе АТФ много не наработает. Необходимо постоянное и весьма интенсивное его восполнение - ресинтез АТФ.

В организме для этого есть ряд путей.

Первый и самый быстрый из них - креатинкиназная реакция, названная так по ферменту "креатинкиназа", при помощи которого она осуществляется. Мы знаем, что в мышцах содержится креатинфосфат КФ, который может передавать свою фосфатную группу со всем запасом энергии ее связи в креатином (К) на АДФ: К - Ф + АДФ = К + АТФ.

И АТФ и креатин расположены в мышечном волокне недалеко друг от друга и вблизи от сократительных элементов мышечного волокна. Как только уровень АТФ начинает снижаться, сразу же запускается в ход эта реакция, что обеспечивает ресинтез АТФ. Поэтому естественно, что при мышечной деятельности содержание КФ снижается в большей степени, чем уровень АТФ. По данным, полученным в опытах со спортсменами с помощью микробиопсии, работа, сопровождающаяся понижением уровня АТФ на 23%, приводит к снижению уровня КФ на 74%, а работа, снижающая уровень АТФ на 35%, характеризуется уменьшением содержания КФ на 90%.

Однако запасы КФ в мышце, как и запасы АТФ, невелики, их хватает ненадолго.

Следующий путь ресинтеза АТФ - гликолиз, т.е. происходящее без участия кислорода (анаэробно) окисление глюкозы до молочной кислоты. Исходным субстратом гликолиза является глюкоза, приносимая к мышцам кровью, или содержащийся в мышце гликоген (животный крахмал), построенный из длинных цепей соединенных друг с другой остатков - глюкозидов. Начинается гликолиз с фосфорилирования, т.е. соединения глюкозы с фосфорной кислотой.

На какое же время работы хватит возможностей гликолиза? Запасы глюкозы в организме достаточно велики. Глюкоза находится в мышцах - до 2% и в печени - до 6% от их массы. Но все же углеводные запасы организма небезграничны.

Главный путь ресинтеза АТФ - дыхательное фосфорилирование. В Этом случае окислению могут подвергаться самые различные соединения: углеводы, продукты их неполного окисления - молочная и пировиноградная кислоты, образующиеся из жиров, жирные кислоты и глицерин, продукты расщепления белков - аминокислоты, предварительно лишившиеся своей содержащей азот аминогруппы.

Процесс аэробного окисления намного сложнее и многоэтапнее гликолиза. Зато возможности аэробного генерирования АТФ почти безграничны, так как субстраты окисления практически неисчерпаемы. Вспомним хотя бы количество жира в жировых тканях, который может быть мобилизован, а продукты его расщепления подвергнуты окислению.

Сопоставим плюсы и минусы рассмотренных механизмов ресинтеза АТФ. Креатинкиназный путь максимально эффективен. Он не дает никаких побочных продуктов и на требует никаких дополнительных затрат, а запущен может быть моментально. Основной минус в том, что его хватает ненадолго.

Гликолиз хорош тем, что тоже не требует повышенного снабжения организма кислородом. Кроме того, он обладает гораздо большим резервом, чем Креатинкиназный путь ресинтеза АТФ. Но он, во-первых, малоэффективен. Во-вторых, запасы гликогена в организме хотя и велики, но далеко не безграничны и легко могут быть исчерпаны. В-третьих, гликолиз способствует наводнению организма молочной кислотой, концентрация которой в мышцах и в крови, куда она переходит из мышц, может возрастать в 10 раз и более. В-четвертых, "за¬пуск" гликолиза требует некоторого времени. Он не настолько моментален, как креатинкиназная реакция, и полное развертывание его возможностей требует 10-20 сек.

Наконец, дыхательное фосфорилирование - высокоэффективно и дает большое количество молекул АТФ. Конечные продукты его - вода и углекислота - безвредны, избыток углекислоты легко удаляется через легкие с выдыхаемым воздухом. Если гликолизу могут подвергаться только углеводы, то здесь круг возможных субстратов окисления велик, разнообразен и почти неисчерпаем. Однако этот путь ресинтеза АТФ требует повышенного снабжения организма

кислородом, что в практической жизни не всегда может быть в должной мере осуществлено.

При всякой мышечной деятельности повышается поглощение кислорода, и чем она интенсивнее, тем кислорода требуется больше. Например, при ходьбе со скоростью 4 км/ч по ровной дороге потребность в кислороде (по сравнению с состоянием покоя) возрастает в 4 раза, при ходьбе со скоростью 8 км/ч - в 10 раз, а при спортивном беге на короткие и средние дистанции - в 30-50 раз.

Таким образом, существует определенная последовательность включения и преобладания различных путей ресинтеза АТФ по мере продолжения мышечной деятельности: первые 2-3 сек расщепление только АТФ; затем начинается ее ресинтез от 3 до 20 сек - преимущественно за счет КФ; через 30-40 сек максимальной интенсивности достигает гликолиз; в дальнейшей постепенно все больше превалирует аэробное окисление. Наконец в аварийных ситуациях включается последний, самый невыгодный для организма путь ресинтеза АТФ -миокиназный.

В физиологии труда и спорта принято различать и подразделять мышечную деятельность по зонам интенсивности и мощности: работа максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной мощности. Существует и другое подразделение: работа в анаэробной, смешанной и аэробной зонах энергообеспечения. По зонам интенсивности работа делится тоже на четыре класса и определяется по ответной реакции организма на нагрузку. Нулевая зона -ЧСС до 130 уд/мин; первая зона - ЧСС до 150 уд/мин; вторая зона - ЧСС до 180 уд/мин; третья зона - ЧСС свыше 180 уд/мин. Работа в максимальной зоне -анаэробный режим; работа в субмаксимальной зоне - смешанный режим; работа в большой и умеренной зоне мощности — аэробный режим энергообеспечения.

Каким же образом происходит регуляция биоэнергетики мышечной системы?

Организм человека представляет собой сложнейшую саморегулирующуюся систему с бесконечным количеством прямых и обратных связей.

Главнейшим и центральным регулятором является нервная система, объединяющая организм в единое целое, обуславливающая его целостную

реакцию на все изменения во внешней и внутренней среде и упорядочивающая все физиологические отправления организма. Другим важный регулятором служит система эндокринных желез, выделяющая в кровь биологически активные вещества - гормоны, стимулирующие физиологические функции и химические процессы обмена веществ в тканях и органах. Наконец, сами химические процессы обмена веществ протекают так, что способны к саморегуляции.

Естественно, что все эти принципы регуляции распространяются и на мышечную систему, на те химические процессы, что происходят в работающих мышцах. Следовательно, биоэнергетическая регуляция в мышцах совершается тремя путями. Это химическая авторегуляция реакций в мышцах, эндокринная регуляция с помощью гормонов и нервная регуляция.

А что же происходит в мышце во время отдыха, когда работа ее заканчивается? Сразу же необходимо оговориться: отдых и покой - далеко не одно и тоже. Покой - состояние пассивное, а отдых активен. Во время отдыха восстанавливаются нормальные (дорабочие) биохимические соотношения в мышцах (и организме в целом), нарушенные мышечной деятельностью, и восполняется то, что было затрачено на эту деятельность.

В момент отдыха регенерируется КФ, гликоген, фосфолипиды, мышечные белки и, конечно, АТФ, в результате чего в мышце устанавливаются дорабочие соотношения ее химических ингредиентов.

Интересно, то, что надо ресинтезировать КФ, гликоген и АТФ, понятно и без специальных объявлений. Но причем же фосфолипиды и белки? До сих пор о них и речи не было. А не говорили мы о них потому, что они не относятся к числу источников энергии мышечной деятельности. Оказывается, что все химические соединения в организме существуют определенный срок, измеряемый "полураспадом жизни", т.е. тем временем, за которое данное вещество наполовину обновит свой состав. Разрушение белков и фосфолипидов не требует больших затрат энергии, а для обратного синтеза это необходимо, и здесь, как во всех биологических процессах, источником энергии служит АТФ. Поэтому в организме всегда существует конкуренция за использование АТФ между функциональной деятельностью в нашем случае - мышечными сокращениями и пластическим обменом (т.е. биологическими синтезами). В состоянии покоя все

уравновешено: АТФ хватает и на то и на другое. Но при мышечной деятельности равновесие смещается в сторону преобладания использования АТФ для мышечных сокращений, а пластические процессы оказываются обделенными.

В результате при интенсивной или очень длительной мышечной деятельности, когда в мышцах возникает дефицит АТФ, процессы разрушения начинают превалировать над процессами обратного синтеза.

Таким образом, восстановление нормальной деятельности мышц началось практически одновременно, а вот заканчивается этот процесс, как во всякой биологической системе, выведенной из состояния равновесия не линейно, а колебательно. Поэтому и восстановление в период отдыха - процесс колебательный. В основе этого колебательного восстановления лежит явление суперкомпенсации. Таким образом, во время отдыха после работы не только восстанавливается дорабочее состояние мышц (и организма в целом), но и на какой-то период создаются условия для повышенной работоспособности.

Характер работы определяет строение и энергетику мышц. Движения человека многосложны и разнообразны. Он может идти, бежать, прыгать, передвигать, поднимать и нести большие тяжести, бросать те или иные предметы, придавая им значительную кинетическую энергию, например спортсмен-дискобол, копьеметатель или толкатель ядра, или солдат, бросивший гранату. А вместе с тем какие тонкие, чрезвычайно точные и быстрые движения руками и пальцами совершает человек, играя на музыкальных инструментах, производя хирургические операции, рисуя миниатюру или изготовляя ювелирное изделие.

Значит, мышца человека способна выполнять различную работу, а это не может не найти отражения в ее строении, и в химических процессах, происходящих в мышцах при разного рода деятельности. Ведь недаром один из классиков естествознания - В. Ру писал, что "функция строит орган".

Еще П.Ф.Лесгафт делил мышцы на сильные и ловкие. Сильные при работе могут проявлять большую силу при незначительном напряжении и долго не утомляться.

Ловкие мышцы отличаются быстротой сокращения. Сильно напрягаясь, они быстро утомляются. Поверхность опоры этих мышц на костях невелика и лежит ближе к точке опоры рычага. Они обладают параллельно расположенными длинными волокнами. Кроме того, у них несколько головок (две-три), которые могут сокращаться изолированно. Все это позволяет такому типу мышц производить мелкие, точные и разнообразные движения.

Выявлена определенная закономерность: чем большую и более длительную нагрузку несет мышца, тем более (выше) в ней возможности дыхательного ресинтеза АТФ.

В мышце имеются волокна, которые, как говорится, "от одних ушли. а к другим не пришли", стоящие по своим свойствам между первым и вторым типом. Их называют переходными волокнами. В зависимости от того, какую работу систематически будет выполнять мышца, они могут превращаться в волокна первого или второго типа.

Известно, какие мышцы в мышечные группы имеют ведущее, решающее значение при выполнении профессиональной двигательной программы. Известны и требования, предъявляемые к этим мышцам: должны ли они работать резко и быстро или обладать выносливостью и малой утомляемостью при длительной работе. Соотношение волокон сильных и ловких в мышце можно до известной степени "переделать" с помощью физического упражнения специальной направленности.

Утомление и его молекулярные механизмы

Кто не испытывал усталости? От длительной или напряженной работы человек устает. Становится все труднее работать, хочется отдохнуть. При этом нередко нужно еще продолжать работу.

Что же такое утомление? Физиологи труда считают, что утомление -состояние организма, возникающее вследствие длительной или напряженной деятельности и характеризующееся снижением работоспособности.

Естественно, что вопрос об утомлении уже давно привлекает внимание ученых и медиков, и физиологов и биохимиков. И каких только гипотез не выдвигали для объяснения утомления! Одни предполагали, что при пышечной деятельности в организме образуются какие-то ядовитые вещества "кинотоксины", и говорили об "отравлении" трудом, другие видели в основе утомления наводнение организма молочной кислотой, третьи ввязывали

утомление с истощением энергетических ресурсов организма - КФ и гликогена, четвертые - с нарушением нормального течения окислительных процессов в мышцах, и т.д.

Но не одна из этих гипотез не оказалась удовлетворительной: никаких "кинотоксинов" обнаружить не удалось; было показано, что утомление может возникать и при низком содержании молочной кислоты в крови и мышцах, что оно нередко не сопровождается резкий истощением энергетических ресурсов организма, что течение окислительных процессов в мышцах может существенно не нарушаться.