«Изменения в организме при активной двигательной деятельности»
Физические и биохимические изменения, происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
3
1. Физиологические изменения, происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности
5
1.1 Понятие и сущность двигательной активности
5
1.2. Физиологические изменения в организме под влиянием двигательной активности
2. Биохимические изменения происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности
9
2.1 Влияние двигательной активности на органы и системы организма
9
2.2. Костная система
12
2.3. Мышечная система
14
2.4. Сердечно-сосудистая система
17
2.5. Дыхательная система
20
2.6. Обмен веществ
21
Заключение
24
Список использованной литературы
27
Введение
Физическая культура и спорт - неотъемлемая часть культуры общества и каждого человека в отдельности. Именно поэтому в нашей стране постоянно придавалось и придаётся большое значение развёртыванию массового физкультурного движения.
Рассматривая значимость физической культуры в современном обществе, следует выделить несколько аспектов. Главный из них - оздоровительный. Регулярные физические тренировки резко снижают заболеваемость населения, благотворно влияют на психику человека - на его внимание, память, мышление, способствуют эффективному воспитанию ценных личностных качеств - настойчивости, воли, трудолюбия, целенаправленности, коллективизма, коммуникабельности, вырабатывают активную жизненную позицию. Кроме того, занятия физкультурой помогают людям всех возрастов более эффективно использовать своё свободное время, а также способствуют отвыканию от таких социально и биологически вредных привычек, как употребление спиртных напитков и курение.
Воздействие физических упражнений на организм человека выражается в ряде общебиологических эффектов. С помощью регулярной физической тренировки значительно повышается потенциал всех систем и органов человека. В экстремальных ситуациях они будут, функционировать без перенапряжения, наблюдаемого у физически нетренированных.
Одной из основных причин заболеваемости населения в настоящее время является низкая двигательная активность - гипокинезия. Возникновение её связано с растущей механизацией и автоматизацией производства и быта, увеличением числа людей, занятых умственным трудом, развитием общественного и личного транспорта. Из-за гипокинезии ухудшается деятельность всех систем организма, регуляция его функций, питание тканей, наступает преждевременное старение. Регулярные физические упражнения помогают повысить двигательную активность и компенсировать вредное воздействие гипокинезии.
Целенаправленная физическая тренировка может избирательно улучшить функции организма как двигательные (повышение выносливости, силы мышц, гибкости, координации движений), так и вегетативные (совершенствование работы сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем организма, обмена веществ).
По данным современной физиологии все внутренние органы человека через центральную нервную систему рефлекторно связаны с мышцами. Поэтому, выполняя дозированную мышечную работу, человек активно воздействует на все внутренние органы. При этом улучшается питание их тканей. Благодаря этим связям органов с мышцами происходят многочисленные «чудеса», когда с помощью регулярных и целенаправленных занятий физкультурой человек исцеляется от казалось бы неизлечимых болезней. Субъективным выражением этого эффекта является чувство «мышечной радости», двигательной эйфории, удовольствия. Особенно чётко «мышечная радость» ощущается после циклических упражнений невысокой интенсивности (циклическими называются движения с постоянно повторяющимися фазами, к ним относятся ходьба, бег, плавание, лыжи и др.). Кроме того, это чувство появляется в процессе выполнения гимнастических упражнений, а также после занятий любым видом физкультуры.
Таким образом, занятия физической культурой обеспечивают мощное оздоровительное воздействие на организм. Регулярные занятия физической культурой и спортом во всех возрастах повышают естественную сопротивляемость организма неблагоприятным влиянием окружающей среды, инфекциям.
1. Физиологические изменения, происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности
1.1 Понятие и сущность двигательной активности
Под двигательной активностью понимается сумма всех движений, производимых человеком в процессе своей жизнедеятельности. Это эффективное средство сохранения и укрепления здоровья, гармонического развития личности, профилактики заболеваний. Непременной составляющей двигательной активности являются регулярные занятия физической культурой и спортом.
Двигательная активность благотворно влияет на становление и развитие всех функций центральной нервной системы: силу, подвижность и уравновешенность нервных процессов.
Умение четко, грамотно и экономно выполнять движения позволяет организму хорошо приспосабливаться к любому виду трудовой деятельности. Постоянные физические упражнения способствуют увеличению массы скелетной мускулатуры, укреплению суставов, связок, росту и развитию костей. У крепкого, закаленного человека увеличиваются умственная и физическая работоспособность и сопротивляемость к различным заболеваниям.
Систематические тренировки делают мышцы более сильными, а организм в целом более приспособленным к условиям внешней среды. Под влиянием мышечных нагрузок увеличивается частота сердцебиений, мышца сердца сокращается сильнее, повышается артериальное давление. Это ведет к функциональному совершенствованию системы кровообращения.
Во время мышечной работы увеличивается частота дыхания, углубляется вдох, усиливается выдох, улучшается вентиляционная способность легких. Интенсивное полное расправление легких ликвидирует в них застойные явления и служит профилактикой возможных заболеваний.
Любая работа мышц тренирует и эндокринную систему, что способствует более гармоничному и полноценному развитию организма.
Люди, выполняющие необходимый объем двигательной активности, лучше выглядят, здоровее психически, менее подвержены стрессу и напряжению, лучше спят, у них меньше проблем со здоровьем.
Значение упражнений и тренировок для развития органов, физиологических систем организма, нервно-мышечного аппарата давно осознано. Фундаментальные исследования позволили выявить главные закономерности биохимических основ тренировки. Прослежены био-химические изменения, происходящие в организме при различных физических нагрузках, даны биохимические характеристики основных двигательных качеств (быстрота, сила, выносливость), исследовано их развитие в процессе тренировки.
Тренировка - это активная адаптация, приспособление человека к мышечной деятельности, позволяющее выполнять физическую работу большей интенсивности и длительности. Такая адаптация касается в первую очередь процессов регуляции и координации функций, она сопровождается глубокими физиологическими и биохимическими изменениями в организме.
1.2. Физиологические изменения в организме под влиянием двигательной активности
Физические нагрузки могут вызывать в организме значительные изменения, в крайних случаях даже несовместимы с жизнью (то есть приводить к смерти), а могут весьма слабо влиять на протекающие в нем процессы.
Это зависит от интенсивности и длительности физических нагрузок. Чем более интенсивна и длительна нагрузка, чем, соответственно, большие изменения она вызывает в организме.
Длительность нагрузки измеряется в единицах времени (минутах, например). Интенсивность нагрузки измеряется в единицах, оценивающих работу - ваттах, джоулях, калориях и других, сугубо физиологических единицах. Понять, что такое интенсивность работы, удобно на примере: в течение одной минуты можно идти спокойным шагом или бежать. Во втором случае интенсивность нагрузки будет выше, а длительность в обоих случаях одинакова.
Интенсивность нагрузки зависит и от того, какое количество мышечной массы включается в работу. Чем больше это количество, тем интенсивнее работа.
Если нагрузка предельно интенсивна или длительна, то все структуры организма начинают работать на обеспечение такого высокого уровня жизнедеятельности. В этих условиях не остается ни одной системы, ни одного органа, которые были бы индифферентны по отношению к физической нагрузке. Одни системы увеличивают свою деятельность, обеспечивая мышечное сокращение, а другие - затормаживают, освобождая резервы организма.
Даже малоинтенсивная мышечная работа никогда не является работой только одних мышц, это деятельность всего организма.
Физиологические системы, увеличивающие свою деятельность во время мышечной работы и помогающие ее осуществлению, называют системами обеспечения мышечной деятельности.
Физиологические изменения в сердечнососудистой системе. К сердечнососудистой системе относятся сердце, кровеносные сосуды и лимфатическая система.
Основной функцией сердечнососудистой системы является обеспечение тока физиологических жидкостей - крови и лимфы.
Движение крови и лимфы - обязательное условие для жизни высших организмов. Движение крови обеспечивается работой сердца (сокращением сердечной мышцы). Движение лимфы обеспечивается иными механизмами, о которых речь пойдет ниже.
Часто сердечно сосудистую систему называют системой кровообращения.
Из основной функции вытекают другие функции сердечнососудистой системы:
Обеспечение клеток питательными веществами и кислородом удаление из клеток продуктов жизнедеятельности, обеспечение переноса гормонов и, соответственно, участие в гормональной регуляции функций организма Участие в процессах терморегуляции (за счет расширения или сужения кровеносных сосудов кожи) и обеспечение равномерного распределения температуры тела. Обеспечение перераспределения крови между работающими и неработающими органами. Выработка и передача в кровоток клеток иммунитета и иммунных тел (эту функцию выполняет лимфатическая система - часть сердечнососудистой системы) и другие функции.
Деятельность сердечнососудистой системы регулируется собственными регуляторными механизмами сердца и сосудов, а также нервной системой и системой желез внутренней секреции.
Таким образом, двигательная активность принадлежит к числу основных факторов, определяющих уровень обменных процессов организма и состояние его костной, мышечной и сердечно-сосудистой системы. Потребность организма в двигательной активности индивидуальна и зависит в первую очередь от физиологических факторов.
2. Биохимические изменения происходящие в организме под воздействием активной двигательной деятельности
2.1 Влияние двигательной активности на органы и системы организма
Значение упражнений и тренировок для развития органов, физиологических систем организма, нервно-мышечного аппарата давно осознано. Фундаментальные исследования позволили выявить главные закономерности биохимических основ тренировки. Прослежены биохимические изменения, происходящие в организме при различных физических нагрузках, даны биохимические характеристики основных двигательных качеств (быстрота, сила, выносливость), исследовано их развитие в процессе тренировки. Тренировка - это активная адаптация, приспособление человека к мышечной деятельности, позволяющее выполнять физическую работу большей интенсивности и длительности. Такая адаптация касается в первую очередь процессов регуляции и координации функций, она сопровождается глубокими физиологическими и биохимическими изменениями в организме. В большинстве адаптационных реакций прослеживаются начальный этап срочной, но несовершенной адаптации и этап совершенной долговременной адаптации. Последняя происходит постепенно в результате длительного или многократного действия факторов внешней среды. Для того чтобы срочная адаптация перешла в долговременную, должна произойти активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, образующихся в клетках и обеспечивающих формирование системного структурного следа. Этот след сохраняется при наличии воздействующего фактора. Если же воздействие прекра-щается, то наступает дезадаптация, или детренированность. Под влиянием тренировки в мышцах увеличивается содержание белков мышечной стромы, что приводит к расслаблению мышцы. Способность к расслаблению мышц под влиянием тренировки улучшается. В процессе тренировки увеличивается содержание миоглобина в мышцах, поэтому в них возрастает резерв кислорода, который может быть использован при неполном удовлетворении потребности в нем организма. Значительно увеличивается количество митохондрий, в которых происходят морфологические и функциональные изменения. Становится больше внутримитохондриальных гребней, уменьшается расстояние между ними, повышается активность ферментных систем, локализованных на их внутренних мембранах. В результате этих изменений возрастает интенсивность транспорта электронов и про-цессов окислительного фосфорилирования в митохондриях. Биохимические изменения, происходящие под влиянием тренировки, состоят в увеличении количества сократительного белка миозина, в результате чего возникает рабочая гипертрофия мышц. Этот белок обладает не только сократительными, но и ферментативными свойствами. В процессе тренировки увеличивается способность мышц к расщеплению АТФ, т. е. к мобилизации химической энергии и превращению ее в механическую энергию мышечного сокращения.
Под влиянием тренировки повышаются также возможности дыхательного и анаэробного ресинтеза АТФ в промежутках между сокращениями. В мышцах увеличиваются запасы источников энергии - креатинфосфата, гликогена, липидов,- необходимые для ресинтеза АТФ. Концентрация АТФ под влиянием тренировки не изменяется, но скорость обновления богатых энергией фосфатных групп АТФ возрастает. Таким образом, благодаря увеличению возможностей расходования и ресинтеза АТФ тренированные мышцы могут выполнять большую работу, чем нетренированные, при одинаковом содержании АТФ.
Мышцы тренированного организма более реактивны, при их работе значительно увеличивается активность различных ферментных систем. Однако это связано не только с биохимическими изменениями, произошедшими в мышцах, но и с изменениями нервной регуляции обмена веществ: в процессе тренировок увеличивается число контактов между нервным окончанием и сарколеммой. В результате работы мышц изменения происходят не только в мышцах, но и в других органах и системах организма. Выраженные биохимические изменения отмечаются в печени: увеличивается содержание гликогена, возрастает активность ряда ферментов углеводного, белкового, жирового обмена. В подкожной жировой клетчатке и легких повышается активность ферментов - липаз, поэтому организм не только приобретает запасы источников энергии, но и получает возможность быстрее и энергичнее мобилизовать их в процессе работы и быстро восстанавливать во время отдыха. Под влиянием тренировки в мышце сердца, как и в скелетных мышцах, усиливается образование белков, что проявляется в рабочей гипертрофии миокарда. В мышце сердца увеличивается содержание миоглобина, что способствует повышению ее рабочих возможностей при недостаточном снабжении организма кислородом. Возрастает интенсивность окислительных процессов, в 2 раза увеличивается содержание в крови сахара и молочной кислоты (с последующим их окислением) . Вследствие этого в сердечной мышце поддерживается высокий уровень богатых энергией фосфорных соединений даже при недостаточном снабжении организма кислородом. В крови увеличиваются содержание гемоглобина и количество эритроцитов, в результате чего повышаются ее окислительные способности. Улучшаются буферные свойства крови (ее резервная щелочность), что обеспечивает возможность более длительного поддержания ее нормальной реакции при поступлении больших количеств кислых продуктов обмена веществ (молочная и пировиноградная кислоты) в процессе интенсивной мышечной деятельности. В костной системе также происходят биохимические изменения: в костях скелета, несущих наибольшую нагрузку, наблюдаются явления гипертрофии и утолщения кости, которые возникают вследствие увеличения содержания костного белка оссеина и минеральных элементов. Плотность тела человека под влиянием тренировки увеличивается вследствие уменьшения в организме количества резервного жира, воды и увеличения мышечной массы. Тренировка приводит к улучшению буферных свойств ткани головного мозга и повышению активности ферментных систем, в том числе окислительных. В результате этого при интенсивной мышечной работе содержание высокоэнергетических фосфорных соединений в головном мозге длительное время удерживается на высоком уровне, что важно для нормального функционирования центральной нервной системы и отдаления момента наступления утомления.
Все описанные выше изменения служат проявлением биохимической адаптации организма к новой, более интенсивной или более длительной мышечной работе. Результат такой адаптации организма, происходящей под влиянием систематических тренировок,- повышение его работоспособности. При нагрузках, доступных и тренированному, и нетренированному человеку, величина биохимических изменений в организме и степень напряженности различных функциональных систем у первого будут значительно меньше. Восстановление работоспособности и нормализация биохимических соотношений в крови и тканях во время отдыха после работы у тренированного человека будут происходить быстрее, чем у нетренированного.
Рассмотрим более подробно влияние двигательной активности на органы и системы организма.
2.2. Костная система
Костная система состоит из более 200 костей, соединенных с помощью суставов в подвижные сочленения, образуя скелет. Скелет служит опорой для тела, защищает внутренние органы от внешних воздействий, выполняет двигательную функцию. Вес скелета человека составляет 18 % общей массы тела.
Костная ткань представляет собой сложный орган, пронизанный нервными волокнами, кровеносными и лимфатическими сосудами. В ее состав входят неорганические вещества -50 %, придающие костям прочность и твердость; органические вещества - 25 %, делающие кости упругими и эластичными; вода - 25 %. Установлено, что ежедневно в организме обновляется от 10 до 20 % минеральных веществ костной ткани.
За весь период роста человека масса костного скелета возрастает почти в 24 раза. Кости увеличиваются в длину и толщину. На обоих концах костей есть прослойка хряща, по мере окостенения которого, они становятся длиннее. Толщина костей увеличивается за счет новых слоев костной ткани, образуемых надкостницей.
Кости развиваются активнее, чем интенсивнее деятельность окружающих их мышц, поскольку питание костной ткани зависит от полноценности кровоснабжения работающих мышц. При выполнении различных двигательных действий кости подвергаются скручиванию, сдавливанию, растягиванию, в результате чего в них увеличивается поступление органических веществ. Под влиянием тренировочных занятий в костной ткани происходят структурные изменения, благодаря которым кости приобретают более высокую механическую прочность.
В местах прикрепления мышц (сухожилий) на поверхности костей имеются гребни, бугры, шероховатости. Они выражены тем больше, чем сильнее развиты мышцы. Например, под воздействием тренировочных нагрузок у штангистов изменяется форма лопатки и утолщается ключица, у бегунов происходит утолщение большой берцовой кости и т.д. Такие изменения носят адаптационный характер и протекают как благоприятные, прогрессивные, связанные с рабочей гипертрофией. Общие адаптационные изменения имеют место во всех костях скелета, а локальные - в наиболее нагружаемых его отделах ( у метателей - правая рука, у прыгунов - толчковая нога и др.).
Кости соединяются с помощью суставов, главная функция которых состоит в осуществлении движений. Каждый сустав заключен в суставную сумку, имеющую два слоя, внутренний и наружный. Внутренний слой вырабатывает синовиальную жидкость, которая служит питательной средой для сустава, увлажняет и смазывает суставные поверхности. Полость сустава герметически замкнута. В наружном слое имеются связки, укрепляющие сустав. Связки отличаются механической крепостью, обладают растяжимостью. Наиболее мощные связки расположены в области тазобедренного, коленного и локтевого суставов.
2.3. Мышечная система
Мышечная система включает около 600 различных мышц, составляющих 40-50% массы тела у мужчин и 30-35 % - у женщин. Различают мышцы: гладкие, выстилающие стенки сосудов и входящие в состав внутренних органов; сердечную мышцу (миокард) ; скелетные или поперечнополосатые мышцы.
Функция скелетных мышц состоит в обеспечении передвижений человека в пространстве, перемещении частей тела относительно друг друга и поддержании позы. Скелетная мышца состоит из совокупности мышечных пучков, каждый из которых заключает в себе множество мышечных клеток вытянутой формы, благодаря чему получивших название мышечных волокон. Диаметр мышечных волокон колеблется от 0,1 до 0,01 мм , а длина в отдельных случаях достигает 10-12 см. Пучок мышечных волокон окружен оболочкой из соединительной ткани, которая переходит в сухожилие и с его помощью мышца с обоих концов прикрепляется к скелету. В состав разных мышц входит неодинаковое количество волокон, оно колеблется от сотен до многих тысяч. Количество волокон в мышце устанавливается через 4-5 месяцев после рождения и затем практически не изменяется. Увеличиваются только их размеры.
Основным сократительным аппаратом мышечного волокна являются миофибриллы, которые в виде тонких нитей вытянуты от одного конца клетки к другому. В каждом волокне содержится до 1000 и более миофибрилл. В свою очередь миофибриллы состоят из пучка параллельно расположенных нитей двух типов - толстых и тонких, представляющих собой разнородные белковые соединения темного и светлого оттенков. Толстые темные нити состоят из миозина, тонкие, светлые - из актина. Чередование в поперечном направлении актиновых и миозиновых нитей придает поперечную исчерченность скелетной мышце. Сокращение мышц происходит благодаря скольжению актиновых нитей вдоль нитей миозина.
Скелетные мышцы сокращаются в ответ на нервные импульсы, идущие от нервных клеток - мотонейронов. Сами мотонейроны расположены в спинном мозгу, а их связь с мышцами осуществляется через аксоны, длинные отростки, отходящие от тел мотонейронов и достигающие мышц. Внутри мышцы аксон разветвляется, образуя концевые веточки, каждая из которых через синапс соединяется с одним мышечным волокном. Синапс ( от греч. «синапсис» - соединение, связь) - обеспечивает передачу возбуждения с одной нервной клетки на другую или с нервного волокна на мышечную, железистую клетку и др. Мотонейрон регулирует работу такого количества мышечных волокон, сколько концевых веточек имеет его аксон. При возбуждении мотонейрона возбуждаются управляемые им мышечные волокна, а вся их совокупность работает как единое целое. Поэтому мотонейрон, его аксон и иннервируемые их мышечные волокна, получили название двигательной единицы.
В разных мышцах человека количество двигательных единиц и их состав неодинаковы. Мышцы, способные выполнять тонко дифференцированные движения ( мышцы лица, пальцев, глаза) включают от 1500 до 3000 двигательных единиц, каждая из которых отличается тонким аксоном, иннервирующим от 3-6 до 25-30 мышечных волокон. Крупные мышцы туловища, конечностей, выполняющие менее точные, но требующие большой силы движения, содержат меньшее количество двигательных единиц, но включающих более толстый аксон и от 600 до 2000 мышечных волокон.
В скелетных мышцах различают быстрые и медленные двигательные единицы, соответственно состоящие из быстрых и медленных мышечных волокон.
Быстрые (белые) мышечные волокна отличаются способностью к быстрым и сильным, но непродолжительным мышечным сокращениям, обеспечивающим выполнение кратковременной физической работы высокой мощности (прыжки, спринт, ударные движения, поднятие тяжести). В быстрых мышечных волокнах преобладают анаэробные механизмы энергообеспечения.
Медленные (красные) мышечные волокна приспособлены для работы на выносливость. Благодаря широко разветвленной сети капилляров в медленные волокна поступает большое количество кислорода крови. В них содержится много миоглобина (мышечного гемоглобина), что придает им красный цвет. Энергообеспечение работы медленных волокон осуществляется в аэробном режиме.
Соотношение быстрых и медленных двигательных единиц в мышцах человека обусловлено генетически, оно не изменяется в течение жизни. Это обстоятельство обязательно учитывается при выборе спортивной специализации. Так , у бегунов на длинные дистанции мышцы нижних конечностей на 70 % состоят из медленных волокон и только на 20-30% -из быстрых. У бегунов - спринтеров, прыгунов, метателей соотношений мышечных волокон противоположное.
Работы мышц осуществляется в результате их напряжения или сокращения. Когда при возбуждении мышца не может сократиться по причине непреодолимости сопротивления, ее длина не изменяется и работа выполняется в изометрическом режиме («изос» - равный, «метр» - длина). При этом в мышечной деятельности преобладают статические усилия за счет развития напряжения. Если в ответ на раздражение мышца, напрягаясь, преодолевает сопротивления, равное тяжести хотя бы какой-либо части тела, она изменяет длину, сокращается и работает в изотонической режиме («изос» - равный, «тонус» - напряжение). Такой режим характерен для динамической формы двигательной деятельности. Но чаще всего деятельность мышц в организме осуществляется в смешанном ауксотонической режиме, при котором изменяется и длина и напряжение мышцы.
2.4. Сердечнососудистая система
Сердечнососудистая система (ССС) обеспечивает циркуляцию крови в организме и состоит из сердца и кровеносных сосудов.
Кровь состоит на 55 % из жидкой части - плазмы и на 45 % из находящихся в плазме форменных элементов (клеток) - эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Общее количество крови у взрослого человека составляет 4-5 литров или 5-7 % массы тела. В состоянии покоя в организме циркулирует только 60-65 % всей крови, остальная депонируется в селезенке, печени, подкожной сосудистой сети, мышцах. Выход крови из депо и включение ее в общий кровоток обуславливается рядом причин наиболее важной из которых является недостаток кислорода, возникающий в связи с мышечной работой, кровопотерей, понижением атмосферного давления и др. Кровь транспортирует по организму питательные вещества к клеткам, а конечные продукты обмена веществ от них и выполняет регуляторную функцию, перенося гормоны и другие физиологически активные вещества, воздействующие на различные органы и ткани. Способствует поддержанию температуры тела, охлаждая перегретые функциональной активностью мышцы и другие органы и принося тепло к тканям с недостаточной теплоотдачей. Защищает организм от отрицательных влияний на него инородных тел, ядовитых веществ. Доставляет кислород тканям и уносит от них углекислый газ, обеспечивая дыхательную функцию.
Живой организм функционирует благодаря непрекращающейся активности его клеток и тканей, поддерживаемой непрерывным кровообращением.
Движение крови в организме происходит по замкнутым кругам - большому и малому.
Основным органом кровеносной системы является сердце. Величина сердца зависит от размеров тела, возраста, образа жизни человека. Вес сердца составляет 250-350 г. или 0,5 % массы тела. У женщин оно на 10-15 % меньше, чем у мужчин. Объем сердца у мужчин равен 700-800 см3 , у женщин - 500-600 см3. При относительно небольшом размере сердце работает очень эффективно, перекачивая за сутки от 5000 до 8000 литров крови.
Ритм работы сердца составляет в среднем 70 сокращений (ударов) за минуту в покое. У спортсменов и хорошо тренированных людей ЧСС в покое снижается (брадикардия). При физической работе частота и сила сердечных сокращений (ЧСС) может возрастать до 200-220 ударов в минуту.
При каждом сокращении сердца в артерии под большим давлением выбрасывается кровь. Давление крови на стенки сосудов называется кровяным давлением. Оно не везде одинаково: в аорте и крупных артериях - наибольшее, в мелких артериях и капиллярах - снижается, а в полых венах становится даже ниже атмосферного.
Только в аорте и крупных артериях происходит колебание кровяного давления на протяжении сердечного цикла: оно больше в момент систолы и меньше при диастоле. Артериальное давление (АД) в момент систолы называется систолическим или максимальным, в момент диастолы - диастолическим или минимальным. Измеряется АД в миллиметрах ртутного столба. Средние показатели максимального давления 110-140 мм.рт.ст., минимального 70-90 мм.рт.ст. Разница между величинами максимального и минимального давления называется пульсовым давлением, средние показатели которого колеблются в пределах 40-50 мм.
Мышечная деятельность стимулирует рост максимального кровяного давления до 170-200 мм.рт.ст., минимально давление при этом изменяется не значительно.
В момент выталкивания крови из сердца, когда давление в аорте повышается и стенки ее растягиваются, в ней возникает пульсовая волна. От аорты эта волна распространяется по артериям. По частоте таких волн (пульсу) определяется часто сердцебиений.
Сердечная мышца непрерывно снабжается кровью через коронарные (венечные) сосуды. В сутки через миокард протекает до 300 литров крови. На 1 мм2 сердечной мышцы капилляров в два раза больше, чем на такой же площади скелетной мышцы. Перебои в снабжении сердечной мышцы кровью уменьшают выработку в ней энергии и немедленно отрицательно сказывается на работе сердца. Многочисленные, нередко дублирующие друг друга механизмы регуляции обеспечивают приспособление уровня коронарного кровотока к энергетическим потребностям сердечной мышцы в покое, при физических нагрузках, эмоциональных и психических напряжениях.
Во время интенсивной физической нагрузки усиливается деятельность сердечной мышцы, и чтобы удовлетворить ее потребности в кислороде и других необходимых веществах возрастает величина кровотока в сосудах миокарда. При этом возрастающее расширение коронарных сосудов ведет к значительному увеличению количества крови, протекающей через миокард. Систематические физические нагрузки постоянно тренируют механизмы, обеспечивающие усиленную доставку крови к сердечной мышце и тем самым повышают устойчивость сердца к действию на организм неприятных факторов. Под влиянием физической тренировки возрастают объем и масса сердца.
Таблица 1
Объем и масса сердца
Нетренированные
Тренированные
Объем
700-800 см3
900-1400 см3
Масса
250-330 г
400-500 г
Тренировка, предъявление повышенных требований к организму во время физических нагрузок - единственный путь к укрепления механизмов, регулирующих кровяное давление, работу сердца, коронарный кровоток.
2.5. Дыхательная система
Дыхательная система включает воздухоносные пути, легкие, и другие органы, а также комплексы физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выведение углекислого газа из организма.
В состоянии покоя объем вдоха и выдоха равен в среднем 500 мл. Это дыхательный объем. Если после нормального вдоха сделать максимальный выдох, то из легких выйдет еще около 1500 мл воздуха (резервный объем). Количество воздуха, который можно вдохнуть сверх дыхательного объема (около 1500 мл), составляет дополнительный объем вдоха. Сумма трех объемов - дыхательного, дополнительного и резервного - составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ – это количество воздуха, которое может выдохнуть человек после максимально глубокого вдоха. В приведенном примере она составит 500 мл+1500 мл+1500 мл=3500 мл. ЖЕЛ величина непостоянная и зависит от возраста, пола, роста, состояния здоровья, физического развития, тренированности человека. Средние показатели ЖЕЛ у нетренированных мужчин - 3500-4500 мл, у женщин - 3000-3500 мл; у тренированных мужчин – от 5000 до 7000 мл и более, у женщин - 5000 мл и более.
В состоянии покоя человек в течение минуты производит 16-20 дыхания при этом дышит не всеми легкими, а только шестой или седьмой их частью. В результате занятий физическими упражнениями, спортом частота дыхания может снизиться до 12-14 в минуту за счет увеличения их глубины.
Количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает за одну минуту называется легочной вентиляцией или минутным объемом дыхания. В покое легочная вентиляция равна 5-8 л/мин. При физической работе она может достигать 150-180 л/мин с увеличением частоты дыхания до 25-35 в минуту.
Поступающий из атмосферного воздуха кислород усваивается организмом в процессе согласованного взаимодействия различных его систем. Помимо дыхательного аппарата, обеспечивающего в основном вентиляцию легких, в процессе дыхания участвует ССС, которая обеспечивает процесс кислорода кровью из легких к тканям а также тканевые реакции, от которых во многом зависит степень использования кислорода в различных условиях жизнедеятельности.
2.6. Обмен веществ.
Сущность обмена веществ состоит в том, что из внешней среды в организм поступают богатые потенциальной энергией вещества, где они распадаются на более простые, а освобождающаяся при этом энергия обеспечивает протекание физиологических процессов и выполнение физической работы. В различных сочетаниях с пищей в организм поступают белки, жиры, углеводы и обеспечивающие активность обменных процессов, витамины, минеральные соли, вода. Образование и расход энергии в организме принято выражать в единицах тепловой энергии - в калориях и килокалориях. Например, при окислении одного грамма белков освобождается 4,1 ккал, жиров - 9,3 ккал, углеводов - 4,1 ккал.
Обмен веществ в организме (метаболизм) заключается в осуществлении двух взаимно противоположных, но неразрывно связанных процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) включает так называемые пластические процессы, в результате которых происходит образование новых белковых и клеточных форм, ферментов и др. Расходуемая при этом энергия превращается в потенциальную химическую энергию сложных молекул. Совокупность процессов диссимиляции (катаболизма) связана с разрушением, расщеплением веществ, входящих в состав клеток, благодаря чему происходит освобождение потенциальной химической энергии, которая превращается в другие виды энергии.
Израсходованная энергия восполняется затем путем поступления в организм новых питательных веществ. Некоторые вещества при избыточном поступлении могут откладываться в организме в виде запасов. Образующиеся в процессе обмена продукты распада удаляются из организма во внешнюю среду органами выделения.
Пищеварение является начальным этапом обмена веществ, в процессе которого происходит физическая и химическая обработка пищи, в результате чего она превращается в такие вещества, которые могут всасываться в кровь и усваиваться. Переваривание пищи в желудке продолжается 6-8 часов, а жирная пища - до 10 и более часов.
Работа органов пищеварения регулируется нервными и гуморальными механизмами.
Мышечная деятельность активизирует обменные процессы, ведет к увеличению потребности организма в питательных веществах и тем самым стимулирует работу пищеварительных органов, желудочную и кишечную секреции. Однако, физическая работа, выполняемая сразу после приема пищи, не усиливает, а тормозит пищеварительные процессы. При этом возбуждение центров регуляции пищеварения и перераспределение крови от мышц к работающим органам брюшной полости снижает эффективность работы мышц. Наполненный желудок приподнимает диафрагму, затрудняя работу органов дыхания и кровообращения. Если мышечная работа начинается через 2-2,5 часа после приема пищи, то она может даже усиливать функцию пищеварения.
Обмен веществ в живом организме происходит постоянно. Однако уровень его интенсивности может быть различным (например, во время сна, при физической работе). Минимальный уровень обмена веществ называется основным обменом.
Основной обмен имеет место в состоянии полного мышечного покоя, натощак при температуре окружающей среды 20-220. При таких условиях расход энергии взрослого человека в среднем составляет 1 ккал на 1 кг массы тела за один час. Так при весе равном 70 кг основной обмен человека в сутки составит 1680 ккал, из которых 25 % связано с обеспечением работы сердца, почек, дыхательных мышц и др., а 75 % - с функционированием клеток и тканей организма.
При мышечной работе расход энергии увеличивается по мере нарастания ее интенсивности, например, при ходьбе энергии расходуется на 10-12 % больше, чем в покое, а при беге - на 40-50 % и более.
Повышение двигательной активности ведет к стабилизации энергетического баланса. Для нормальной жизнедеятельности организма ежесуточный расход энергии на двигательную активность должен составлять 1200-1300 ккал.
Спортивная деятельность сопровождается значительными суточными затратами энергии до 6000-7000 ккал и более. Например, в день соревнований участник 100-киломитровой велогонки имел суточный расход энергии 10000 ккал.
На величину расхода энергии при мышечной работе влияет состояние тренированности организма.
Нетренированный человек тратит на работу больше энергии, чем тренированный.
Заключение
Потребность в движении - одна из общебиологических потребностей организма, играющая важную роль в его жизнедеятельности и формировании человека на всех этапах его эволюционного развития.
Люди, выполняющие необходимый объем двигательной активности, лучше выглядят, здоровее психически, менее подвержены стрессу и напряжению, лучше спят, у них меньше проблем со здоровьем.
Под двигательной активностью понимается сумма всех движений, производимых человеком в процессе своей жизнедеятельности. Это эффективное средство сохранения и укрепления здоровья, гармонического развития личности, профилактики заболеваний. Непременной составляющей двигательной активности являются регулярные занятия физической культурой и спортом.
Регулярные занятия разнообразными физическими упражнениями и спортом дают организму дополнительный запас прочности, повышая устойчивость организма к самым разнообразным фактором внешней среды. Физическая культура и спорт используется как средство активного развития индивидуальных качеств, а также достижения физического совершенствования.
Мышцы тренированного организма более реактивны, при их работе значительно увеличивается активность различных ферментных систем. Однако это связано не только с биохимическими изменениями, произошедшими в мышцах, но и с изменениями нервной регуляции обмена веществ: в процессе физических упражнений увеличивается число контактов между нервным окончанием и сарколеммой.
В результате работы мышц изменения происходят не только в мышцах, но и в других органах и системах организма. Выраженные биохимические изменения отмечаются в печени: увеличивается содержание гликогена, возрастает активность ряда ферментов углеводного, белкового, жирового обмена. В подкожной жировой клетчатке и легких повышается активность ферментов - липаз, поэтому организм не только приобретает запасы источников энергии, но и получает возможность быстрее и энергичнее мобилизовать их в процессе работы и быстро восстанавливать во время отдыха.
Под влиянием тренировки в мышце сердца, как и в скелетных мышцах, усиливается образование белков, что проявляется в рабочей гипертрофии миокарда. В крови увеличиваются содержание гемоглобина и количество эритроцитов, в результате чего повышаются ее окислительные способности. В костной системе также происходят биохимические изменения: в костях скелета, несущих наибольшую нагрузку, наблюдаются явления гипертрофии и утолщения кости, которые возникают вследствие увеличения содержания костного белка оссеина и минеральных элементов. Плотность тела человека под влиянием тренировки увеличивается вследствие уменьшения в организме количества резервного жира, воды и увеличения мышечной массы.
Таким образом, происходящие физиологические и биохимические изменения служат проявлением биохимической адаптации организма к новой, более интенсивной или более длительной мышечной работе. Результат такой адаптации организма, происходящей под влиянием систематических тренировок, - повышение его работоспособности.
Список использованной литературы
Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975.- 477 с.
Биохимия мышечной деятельности. Под ред. Волкова Н.И.,– М.:2000
Виру А.А., П.К.Кырге .Гормоны и спортивная работоспособность. - М.: ФиС, 1983. - 159 с.
Волков Н.И. Биология спорта на пороге ХХI века: Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, т.1. - М.: ФОН, 1998. - с. 55-60.
Меерсон Ф. 3., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Медицина; 1988.
Северин Е.С. Биохимия спорта – М.: 2004
Яковлев Н. Н. Биохимия спорта – М.:1974
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14915
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14915
¦ђ Заголовок 1¦ђ Заголовок 2¦ђ Заголовок 3 Заголовок 415