5.Биохимические изменения в моче

В моче может появиться белок, а также увеличивается содержание лактата.

Вышеизложенные изменения представлены на графике сравнительного расходования и восстановления различных энергетических субстратов.

Восстановление после окончания нагрузки

После окончания работы содержание различных метаболитов возвращается к исходному уровню. При этом происходит не только восстановление затраченных энергетических ресурсов, но и их сверхвосстановление.

Прежде всего, восстанавливается содержание КрФ в мышцах. На 90% КрФ восстанавливается за 2-6 минут. А полное восстановление происходит за 0,5 - 4-6 часов. Кр устраняется быстро за 0,5 часа. Суперкомпенсаторная фаза (сверхвосстановление содержания КрФ в мышцах) происходит на 6-8 часу.

Затем восстанавливается гликоген мышц, для которого необходимо достаточное количество глюкозы. Восстановление гликогена мышц происходит за 12-20 часов. Фаза суперкомпенсации длится 24-48 часов. Лактат ликвидируется следующим путем. На 3-4 минуте после окончания работы уровень лактата в крови увеличивается, так как происходит его выход из работавших мышц. Затем начинается его устранений различными путями. 60% лактата окисляется до СО2 и Н2О. 20% превращается в пировиноградную кислоту, а затем в гликоген печени - происходит процесс глюконеогенез. Некоторая часть выделяется с потом и мочой. Полная нормализация лактата происходит за 0,5-3 часа. При перегрузке это время увеличивается.

Примерно за 0,5-1 час идет нормализация кислотно-щелочного равновесия (рН).

Процесс восстановления белка начинается сразу после нагрузки и ускоряется к 3-4 часу. Продолжается этот процесс около 2-3 суток, фаза суперкомпенсации - 3-4 сутки. Мочевина устраняется из крови примерно за 12-24 часа, причем сразу после окончания работы уровень мочевины в крови повышен.

Динамика биохимических изменений при работе и в период отдыха в большей степени зависит от активности эндокринной системы.

Содержание в плазме кортизола около 5 мг.дл-1.

Свободные жирные кислоты - около 4 ммоль.л-1.

Содержание адреналина и норадреналина слегка увеличивается.

4. Направленность изменений, развивающихся при адаптации организма к нагрузкам данного типа. Биохимические изменения, обуславливающие рост спортивных результатов. Методы оценки ведущих энергетических критериев. Качества двигательной деятельности, которые являются основными при выполнении заданной нагрузки и биохимическое обоснование методов их развития

При адаптации к физическим нагрузкам происходят определенные изменения в работающих мышцах и в организме в целом. Можно выделить следующие основные направления развития адаптационных изменений:

1.       Увеличение энергетических ресурсов (КрФ, гликоген мышц).

При данной работе в основном тратится гликоген из быстрых мышечных волокон. При адаптации к такой работе произойдет увеличение запасов гликогена примерно на 50-70% от исходного уровня. Так как в начале работы тратится КрФ, то при адаптации произойдет увеличение содержания КрФ в мышцах примерно на 58%. Также тратится белок, значит, при адаптации увеличится количество сократительных белков:

- в саркоплазматическом ретикулуме на 54 %;

- в саркоплазме на 57%;

- в миофибриллах на 63%.

Толщина мышечных волокон увеличивается при постоянных тренировках примерно на 24%. Относительная масса мышц увеличивается на 32%.

2.       Увеличение количества и активности ферментов, которые ускоряют реакции энергетического обмена

Количество и активность аденозинтрифосфатазы миозина увеличивается на 18%. Также увеличивается активность фосфорилазы и фосфофруктокиназы примерно на 30%.

3.       Повышение эффективности энергетических процессов (повышение сопряженности окисления и фосфорилирования, увеличение доли аэробных процессов). (см. методические рекомендации, рис. 21)

Скорость основного энергетического процесса при данной работе - гликолиза - возрастает на 56%. Увеличивается мощность данного процесса: возрастает скорость накопления молочной кислоты, а также скорость избыточного выделения СО2 (~ 35 мл.кг-1). Однако в процессе многолетней тренировки, скорость избыточного выделения СО2 может уменьшаться.

Увеличивается емкость гликолиза: повышается максимальное накопление молочной кислоты в крови (~32 ммоль.л-1) , максимальная величина кислородного долга (~50 мл.кг-1), а также максимальный сдвиг рН крови.

Максимальное потребление кислорода при данной нагрузке ~ 77 мл.кг-1.мин-1. Максимальная анаэробная мощность - 1.8 м.с-1. Максимальный приход кислорода - 1.3 л.кг-1.

Таким образом, создаются предпосылки для увеличения мощности и емкости лактатного компонента выносливости, для развития скоростно-силовых качеств гликолиза. Повышается аэробная выносливость: вклад аэробных процессов идет быстрее и эффективнее.

4.       Совершенствование процессов вегетативной регуляции, что приводит к быстрой мобилизации энергетических ресурсов.

5.       Увеличение возможностей поддержания постоянства рН (буферной емкости организма и устойчивости к накоплению продуктов распада - лактата).

6.       Увеличение структурных белков. Возрастает число митохондрий на единицу площади примерно на 30%. Содержание миоглобина повышается на 58%. Количество миостроминов увеличивается на 7-10%.

Изменения, происходящие в организме при систематических тренировках при адаптации к физическим нагрузкам, повышают возможности энергетических систем, что проявляется в изменении выраженности различных реакций на физическую нагрузку.

Методы, используемые для определения тех биоэнергетических характеристик, которые играют ведущую роль при выполнении данной соревновательной нагрузки:

Педагогические - нужно давать специфическую нагрузку и ориентироваться по времени.

Биохимические:

- величина лактатного кислородного долга;

- максимальное увеличение лактата после специфической нагрузки (1 мин - бег на 400м, 1 мин - отдых, и так 4 раза);

- максимальный сдвиг рН.

У более тренированного спортсмена максимальное накопление лактата будет выше. А увеличение показателя рН наоборот свидетельствует о недостаточной тренированности спортсмена.

Исходя из всего вышесказанного, для достижения высоких спортивных показателей при выполнении данной нагрузки, необходимо развивать такие ведущие качества двигательной деятельности, как скоростно-силовые качества и аэробную выносливость.

Словарь используемых терминов

1.       АТФ - (аденозинтрифосфорная кислота) макроэргическое соединение, молекула которого состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех последовательно соединенных остатков фосфорной кислоты. АТФ содержится в каждой клетке в цитоплазме, митохондриях, ядрах и снабжает энергией большинство процессов, происходящих в клетке.

2.       АДФ - (аденозиндифосфорная кислота) макроэргическое соединение, молекула которого состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и двух последовательно соединенных остатков фосфорной кислоты. Принимает участие в синтезе АТФ.

3.       АМФ - (аденозинмонофосфорная кислота) макроэргическое соединение, молекула которого состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и одного остатка фосфорной кислоты.

4.       Адаптация - приспособление организма к действию физических нагрузок, вызываемое биохимическими изменениями в организме.

5.       Активная реакция среды - (рН) кислотно-щелочное равновесие - определенное соотношение кислот и оснований. Она достаточно постоянна в крови и составляет 7,4.

6.       Актин - глобулярный белок, скрученный в две нити спиралью, составляющий тонкую нить миофибрилла.

7.       Алкалоз - повышение рН, повышение щелочной реакции среды.

8.       Ацидоз - понижение рН, повышение кислой реакции среды.

9.       АТФ-аза - (аденозинтрифосфатаза) фермент, катализирующий отщепление от аденозинтрифосфорной кислоты одного или двух остатков фосфорной кислоты с освобождением энергии, используемой в процессах мышечного сокращения.

10.     Аэробное окисление углеводов - катаболизм, процесс, идущий во всех органах и тканях, заканчивающийся полным окислением глюкозы до углекислого газа и воды.

11.     Анаэробное окисление углеводов - гликолиз, ферментативный процесс превращения углеводов в мышцах до молочной кислоты (лактата).

12.     Бета-окисление - реакции окисления жирных кислот, в результате которых происходит отщепление молекулы ацетил-КоА.

13.     Биологическое окисление - это совокупность окислительных процессов в живом организме, протекающих с обязательным участием кислорода.

14.     Буферная система - смесь слабой кислоты и ее растворимой соли, либо смесь двух солей и белков, которые способны препятствовать изменению рН водных сред.

15.     Водородный показатель - (показатель рН) отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода.

16.     Гетерохронность восстановления - неравномерность и расхождение во времени различных процессов восстановления организма.

17.     Гидролиз - реакции обмена между различными веществами и средой.

18.     Дыхательная цепь - (цепь биологического окисления) последовательно расположенные на внутренней мембране митохондрий окислительно-восстановительные ферменты.

19.     Креатинфосфат - азотсодержащее макроэргическое соединение, в большом количестве содержащееся в скелетных мышцах и выполняющее роль энергетического резерва, может быть использован для синтеза АТФ при стремительных действиях (напр. бег на короткие дистанции).

20.     Лактат - (молочная кислота) сильная кислота, в результате накопления которой в мышцах увеличивается концентрация ионов водорода.

21.     Макроэргические соединения - соединения, содержащие высокоэнергетические химические связи (макроэргические). При их гидролитическом разрыве (с участием воды) высвобождается более 4 ккал/моль (20 кДж/моль).

22.     Миозин - белок, молекула которого имеет 2 части - фибриллярную и глобулярную, составляющий толстую нить миофибрилла.

23.     Окислительное фосфорилирование - основной путь аккумуляции энергии в организме, заключающийся в синтезе АТФ из АДФ и фосфорной кислоты за счет энергии, которая высвобождается при транспорте водорода по дыхательной цепи на кислород.

24.     Разобщение окисления и фосфорилирования - процессы рассеивания энергии, которая освобождается при окислении для образования АТФ, в виде тепла, при этом происходит повышение температуры тела.

25.     Перекисное окисление липидов - процессы образования свободнорадикальных форм липидов, под воздействием избыточного количества активных форм кислорода. Это приводит к накоплению токсических перекисей липидов и постепенному разрушению клетки.

26.     Ресинтез АТФ - постоянное интенсивное восполнение запасов АТФ в клетке.

27.     Субстратное фосфорилирование - синтез АТФ, протекающий помимо дыхательной цепи при анаэробном окислении субстратов.

28.     Суперкомпенсация - сверхвосстановление затраченных энергетических ресурсов.

Использованная литература

1.  Биохимия. Учебник для институтов физической культуры/ под ред. В.В. Меньшикова и Н.И. Волкова - М.: ФиС, 1986.

2.       Биохимия физической культуры и спорта. Учебно-методическое пособие (сост. Г.Е. Медведева, Т.В. Соломина) - Челябинск, 2003.

3.       Биоэнергетика мышечной деятельности. Учебное пособие. Г.Е. Медведева - Челябинск, 2003.

4.       Особенности процессов энергообеспечения физических нагрузок в циклических видах спорта. Учебное пособие. Т.В. Соломина - Омск, Челябинск, 1987.

5.       Биохимия обменных процессов. Учебное пособие для студентов институтов и факультетов физической культуры. - Челябинск, 1999.

6.       Биохимические изменения в организме при мышечной деятельности. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. Сост. Т.В. Соломина, Н.В. Князев - Челябинск, 2005.

Страницы: 1, 2