Lihaste ehitus, füsioloogia ja biokeemia. Lihastegevuse biokeemia Lihaste aktiivsuse ja treeningu biokeemia

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Sissejuhatus

1. Skeletilihased, lihasvalgud ja biokeemilised protsessid lihastes

2. Biokeemilised muutused võitlussportlaste organismis

4. Taastumise probleem spordis

5. Inimese metaboolsete seisundite tunnused lihaste aktiivsuse ajal

6. Biokeemiline kontroll võitluskunstides

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Biokeemia roll tänapäevases spordipraktikas kasvab üha enam. Teadmata lihaste aktiivsuse biokeemiat, ainevahetuse reguleerimise mehhanisme sooritamisel harjutus koolitusprotsessi ja selle edasist ratsionaliseerimist on võimatu tõhusalt juhtida. Biokeemia tundmine on vajalik sportlase treenituse taseme hindamiseks, ülekoormuste ja ülekoormuste tuvastamiseks, toitumise õigeks korraldamiseks. Biokeemia üks olulisemaid ülesandeid on leida tõhusad viisid ainevahetuse kontrollimiseks, tuginedes sügavatele teadmistele keemilistest transformatsioonidest, kuna ainevahetuse seisund määrab normi ja patoloogia. Ainevahetusprotsesside olemus ja kiirus määravad elusorganismi kasvu ja arengu, selle võime taluda välismõjusid, aktiivselt kohaneda uute elutingimustega.

Ainevahetuse adaptiivsete muutuste uurimine võimaldab paremini mõista keha füüsilise stressiga kohanemise iseärasusi ning leida tõhusaid vahendeid ja meetodeid füüsilise töövõime tõstmiseks.

Võitluskunstides on kehalise ettevalmistuse probleemi läbi aegade peetud üheks olulisemaks, mis määrab spordisaavutuste taseme.

Tavaline lähenemine treeningmeetodite määratlemisel põhineb empiirilistel mustritel, mis kirjeldavad formaalselt sportliku treeningu nähtusi.

Õiged füüsilised omadused ei saa aga eksisteerida iseenesest. Need ilmnevad kesknärvisüsteemi kontrolli tulemusena lihaste poolt, mis tõmbuvad kokku, kulutavad metaboolset energiat.

Teoreetiline lähenemine eeldab sportlase kehamudeli ülesehitamist, võttes arvesse maailma spordibioloogia saavutusi. Adaptatsiooniprotsesside juhtimiseks inimkeha organite teatud rakkudes on vaja teada, kuidas organ on paigutatud, selle toimimise mehhanisme ja tegureid, mis tagavad kohanemisprotsesside sihtsuuna.

1. Skeletilihased, lihasvalgud ja biokeemilised protsessid lihastes

Skeletilihased sisaldavad suures koguses mittevalgulisi aineid, mis pärast valgu sadenemist liiguvad purustatud lihastest kergesti vesilahusesse. ATP on otsene energiaallikas mitte ainult erinevate füsioloogiliste funktsioonide jaoks (lihaste kokkutõmbed, närvitegevus, närvilise ergastuse ülekandmine, sekretsiooniprotsessid jne), vaid ka kehas toimuvate plastiliste protsesside jaoks (koevalkude ülesehitamine ja uuendamine, bioloogiline süntees). ). Nende kahe elutegevuse aspekti – füsioloogiliste funktsioonide energiavarustuse ja plastiliste protsesside energiaga varustatuse – vahel käib pidev konkurents. Ühe või teise spordiala harrastamisel sportlase organismis toimuvate biokeemiliste muutuste kohta on ülimalt raske anda kindlaid standardnorme. Isegi üksikute harjutuste sooritamisel puhtal kujul (kergejõustik, uisutamine, suusatamine) võib ainevahetusprotsesside kulg erinevatel sportlastel oluliselt erineda sõltuvalt nende närvitegevuse tüübist, keskkonnamõjudest jne. Skeletilihas sisaldab 75- 80% vett ja 20-25% kuivainet. 85% kuivjäägist on valgud; ülejäänud 15% koosneb erinevatest lämmastikku sisaldavatest ja lämmastikuvabadest ekstraktiividest, fosforiühenditest, lipoididest ja mineraalsooladest. lihasvalgud. Sarkoplasmaatilised valgud moodustavad kuni 30% kõigist lihasvalkudest.

Lihasfibrillide valgud moodustavad umbes 40% kõigist lihasvalkudest. Lihasfibrillide valgud hõlmavad peamiselt kahte kõige olulisemat valku - müosiini ja aktiini. Müosiin on globuliini tüüpi valk, mille molekulmass on umbes 420 000. See sisaldab palju glutamiinhapet, lüsiini ja leutsiini. Lisaks sisaldab see koos teiste aminohapetega tsüsteiini ja seetõttu on sellel vabu rühmi - SH. Müosiin paikneb lihasfibrillides A-ketta paksude filamentidena ja mitte juhuslikult, vaid rangelt järjestatud viisil. Müosiini molekulidel on filamentne (fibrillaarne) struktuur. Huxley sõnul on nende pikkus umbes 1500 A, paksus umbes 20 A. Nende ühes otsas on paksenemine (40 A). Selle molekulide need otsad on suunatud M-tsoonist mõlemas suunas ja moodustavad paksude filamentide protsesside klubikujulisi paksenemisi. Müosiin on kontraktiilse kompleksi kõige olulisem komponent ja omab samaaegselt ensümaatilise (adenosiintrifosfataasi) aktiivsust, katalüüsides adenosiintrifosforhappe (ATP) lagunemist ADP-ks ja ortofosfaadiks. Aktiinil on palju väiksem molekulmass kui müosiinil (75 000) ja see võib eksisteerida kahes vormis - globulaarne (G-aktiin) ja fibrillaarne (F - aktiin), mis on võimelised üksteiseks muutuma. Esimese molekulid on ümara kujuga; Teise molekulid, mis on G-aktiini polümeer (mitme molekuli kombinatsioon), on filamentsed. G-aktiinil on madal viskoossus, F-aktiinil - kõrge. Üleminekut ühelt aktiini vormilt teisele hõlbustavad paljud ioonid, eriti K + "Mg ++. Lihaste aktiivsuse ajal läheb G-aktiin üle F-aktiiniks. Viimane ühineb kergesti müosiiniga, moodustades kompleksi nimega aktomüosiin, mis on lihase kontraktiilne substraat, mis on võimeline tegema mehaanilist tööd. Lihasfibrillides paikneb aktiin “J-ketta” õhukestes filamentides, mis ulatuvad “A-ketta” ülemisse ja alumisse kolmandikku, kus aktiin on õhukeste ja paksude filamentide protsesside vaheliste kontaktide kaudu ühendatud müosiiniga. Müofibrillide koostisest leiti lisaks müosiinile ja aktiinile ka mõningaid teisi valke, eelkõige vees lahustuvat valku tropomüosiin, mida leidub eriti palju silelihastes ja embrüote lihastes. Fibrillid sisaldavad ka teisi ensümaatilise aktiivsusega vees lahustuvaid valke” (adenüülhappe deaminaas jne). Mitokondriaalsed ja ribosoomivalgud on peamiselt ensüümvalgud. Eelkõige sisaldavad mitokondrid aeroobse oksüdatsiooni ja hingamisteede fosforüülimise ensüüme ning ribosoomid sisaldavad valguga seotud rRNA-d. Lihaskiudude tuumade valgud on nukleoproteiinid, mis sisaldavad oma molekulides desoksüribonukleiinhappeid.

Lihaskiudude stroomavalgud, mis moodustavad umbes 20% kõigist lihasvalkudest. A.Ya poolt nimetatud stroomavalkudest. Ehitati Danilevski müostromiinid, sarkolemma ja ilmselt ka "Z-kettad", mis ühendasid õhukesed aktiini filamendid sarkolemmaga. Võimalik, et müostromiinid sisalduvad koos aktiiniga õhukestes "J-ketaste" filamentides. ATP on otsene energiaallikas mitte ainult erinevate füsioloogiliste funktsioonide jaoks (lihaste kokkutõmbed, närvitegevus, närvilise ergastuse ülekandmine, sekretsiooniprotsessid jne), vaid ka kehas toimuvate plastiliste protsesside jaoks (koevalkude ülesehitamine ja uuendamine, bioloogiline süntees). ). Nende kahe elutegevuse aspekti – füsioloogiliste funktsioonide energiavarustuse ja plastiliste protsesside energiaga varustatuse – vahel käib pidev konkurents. Spetsiifilise funktsionaalse aktiivsuse suurenemisega kaasneb alati ATP tarbimise suurenemine ja sellest tulenevalt selle bioloogiliseks sünteesiks kasutamise võimaluse vähenemine. Teatavasti uuenevad keha kudedes, sealhulgas lihastes, nende valgud pidevalt, kuid lõhenemis- ja sünteesiprotsessid on rangelt tasakaalustatud ning valgusisalduse tase püsib konstantne. Lihaste aktiivsuse ajal on valkude uuenemine pärsitud ja mida rohkem, seda rohkem ATP sisaldus lihastes väheneb. Järelikult, maksimaalse ja submaksimaalse intensiivsusega harjutuste ajal, kui ATP resüntees toimub valdavalt anaeroobselt ja kõige vähem täielikult, pärsitakse valkude uuenemist oluliselt rohkem kui keskmise ja keskmise intensiivsusega töödel, kui domineerivad energeetiliselt ülitõhusad hingamisteede fosforüülimise protsessid. Valkude uuenemise pärssimine on ATP puudumise tagajärg, mis on vajalik nii lõhenemisprotsessi kui ka (eriti) nende sünteesi protsessi jaoks. Seetõttu on intensiivse lihastegevuse ajal valkude lagunemise ja sünteesi tasakaal häiritud, kusjuures esimene on ülekaalus teiste üle. Lihases väheneb mõnevõrra valkude sisaldus ning suureneb polüpeptiidide ja mittevalgulise iseloomuga lämmastikku sisaldavate ainete sisaldus. Osa neist ainetest, aga ka osa madala molekulmassiga valke, jätavad lihased verre, kus vastavalt suureneb valgu ja mittevalgulise lämmastiku sisaldus. Sel juhul on võimalik ka valgu ilmumine uriinis. Kõik need muutused on eriti olulised kõrge intensiivsusega jõuharjutuste ajal. Tugeva lihaste aktiivsuse korral suureneb ammoniaagi moodustumine ka adenosiinmonofosforhappe osa deamiinimise tõttu, millel ei ole aega ATP-ks uuesti sünteesida, ja ka ammoniaagi eemaldamise tõttu glutamiinist, mis on tõhustatud. glutaminaasi ensüümi aktiveerivate lihaste suurenenud anorgaaniliste fosfaatide sisalduse mõjul. Suureneb ammoniaagi sisaldus lihastes ja veres. Moodustunud ammoniaagi elimineerimine võib toimuda peamiselt kahel viisil: ammoniaagi sidumine glutamiinhappega koos glutamiini moodustumisega või uurea moodustumine. Mõlemad protsessid nõuavad aga ATP osalust ja seetõttu (selle sisalduse vähenemise tõttu) tekivad neil intensiivse lihastegevuse ajal raskused. Keskmise ja mõõduka intensiivsusega lihaste aktiivsuse ajal, kui hingamisteede fosforüülimise tõttu toimub ATP resüntees, suureneb ammoniaagi eliminatsioon oluliselt. Selle sisaldus veres ja kudedes väheneb ning glutamiini ja uurea moodustumine suureneb. ATP puudumise tõttu maksimaalse ja submaksimaalse intensiivsusega lihaste aktiivsuse ajal on takistatud ka mitmed teised bioloogilised sünteesid. Eelkõige atsetüülkoliini süntees motoorsetes närvilõpmetes, mis mõjutab negatiivselt närviergastuse ülekandumist lihastesse.

2. Biokeemilised muutused võitlussportlaste kehas

Keha energiavajadus (töötavad lihased) rahuldatakse teatavasti kahel põhilisel viisil – anaeroobsel ja aeroobsel. Nende kahe energiatootmisviisi suhe ei ole erinevates harjutustes sama. Mis tahes harjutuse sooritamisel toimivad praktiliselt kõik kolm energiasüsteemi: anaeroobne fosfageenne (laktaat) ja piimhape (glükolüütiline) ning aeroobne (hapnik, oksüdatiivne) "Tsoonid" nende tegevused osaliselt kattuvad. Seetõttu on raske eristada iga energiasüsteemi "neto" panust, eriti kui töötatakse suhteliselt lühikese maksimaalse kestusega. Sellega seoses on sageli energiavõimsuse (toimetsooni) poolest "naaber" süsteemid. kombineeritud paarideks, fosfageenne piimhappega, piimhape hapnikuga. Näidatud on esimene süsteem, mille energiapanus on suurem. Vastavalt anaeroobse ja aeroobse energiasüsteemi suhtelisele koormusele võib kõik harjutused jagada anaeroobseks ja aeroobseks. Esimene - anaeroobse ülekaaluga, teine ​​- energiatootmise aeroobne komponent. Anaeroobsete harjutuste sooritamisel on juhtivaks kvaliteediks jõud (kiiruse-jõu võimed), aeroobsete harjutuste sooritamisel - vastupidavus. Erinevate energiatootmissüsteemide suhe määrab suuresti erinevate füsioloogiliste süsteemide aktiivsuse muutuste olemuse ja astme, mis tagavad erinevate harjutuste sooritamise.

Anaeroobseid harjutusi on kolm rühma: - maksimaalne anaeroobne jõud (anaeroobne jõud); - maksimaalse anaeroobse võimsuse kohta; - submaksimaalne anaeroobne jõud (anaeroobne-aeroobne võimsus). Maksimaalse anaeroobse jõu (anaeroobse jõu) harjutused on peaaegu eranditult anaeroobsed harjutused töötavate lihaste energiaga varustamiseks: anaeroobne komponent energia kogutoodangus on 90–100%. Seda annab peamiselt fosfageenne energiasüsteem (ATP + CP), milles osaleb ka piimhappe (glükolüütiline) süsteem. Silmapaistvate sportlaste poolt sprindimisel välja töötatud rekordiline maksimaalne anaeroobne võimsus ulatub 120 kcal/min. Selliste harjutuste maksimaalne kestus on mõni sekund. Vegetatiivsete süsteemide aktiivsuse tugevdamine toimub töö käigus järk-järgult. Anaeroobsete harjutuste lühikese kestuse tõttu nende sooritamisel ei ole vereringe ja hingamise funktsioonidel aega võimalikku maksimumi saavutada. Maksimaalse anaeroobse treeningu ajal ei hinga sportlane üldse või suudab läbida vaid mõne hingamistsükli. Vastavalt sellele ei ületa "keskmine" kopsuventilatsioon 20-30% maksimumist. Pulss tõuseb juba enne starti (kuni 140-150 lööki/min) ja jätkab kasvamist treeningu ajal, saavutades kõrgeima väärtuse kohe pärast finišit - 80-90% maksimumist (160-180 lööki/min).

Kuna nende harjutuste energeetiliseks aluseks on anaeroobsed protsessid, ei oma kardio-hingamissüsteemi (hapniku transpordi) aktiivsuse tugevdamine harjutuse enda energiavarustuse jaoks praktiliselt mingit tähtsust. Töö ajal muutub laktaadi kontsentratsioon veres väga kergelt, kuigi töötavates lihastes võib see ulatuda 10 mmol/kg-ni ja töö lõppedes isegi rohkem. Laktaadi kontsentratsioon veres tõuseb veel mitu minutit pärast töö lõpetamist ja on maksimaalselt 5-8 mmol / l. Enne anaeroobse treeningu sooritamist tõuseb glükoosi kontsentratsioon veres veidi. Enne nende rakendamist ja selle tulemusena suureneb katehhoolamiinide (adrenaliini ja norepinefriini) ja kasvuhormooni kontsentratsioon veres väga oluliselt, kuid insuliini kontsentratsioon väheneb veidi; glükagooni ja kortisooli kontsentratsioonid oluliselt ei muutu. Juhtivad füsioloogilised süsteemid ja mehhanismid, mis määravad nende harjutuste sporditulemuse, on lihaste aktiivsuse kesknärviregulatsioon (liigutuste koordineerimine suure lihasjõu avaldumisega), neuromuskulaarse aparaadi funktsionaalsed omadused (kiirus-jõud), võimekus. ja töötavate lihaste fosfageense energiasüsteemi võimsus.

Maksimaalse anaeroobse võimsuse (segatud anaeroobse võimsuse) lähedased harjutused on harjutused, millel on valdavalt anaeroobne energiavarustus töötavatele lihastele. Anaeroobne komponent kogu energiatoodangus on 75-85% - osaliselt fosfageense ja suuremas osas piimhappe (glükolüütilise) energiasüsteemide tõttu. Selliste harjutuste maksimaalne kestus silmapaistvatele sportlastele on vahemikus 20 kuni 50 sekundit. Nende harjutuste energiaga varustamiseks mängib hapniku transpordisüsteemi aktiivsuse oluline tõus juba teatud energiarolli ja seda suurem, mida pikem on harjutus.

Treeningu ajal suureneb kopsuventilatsioon kiiresti, nii et umbes 1 min kestva harjutuse lõpuks võib see jõuda 50-60% selle sportlase maksimaalsest tööventilatsioonist (60-80 l/min). Laktaadi kontsentratsioon veres pärast treeningut on väga kõrge - kvalifitseeritud sportlastel kuni 15 mmol / l. Laktaadi akumuleerumine veres on seotud selle väga suure moodustumise kiirusega töötavates lihastes (intensiivse anaeroobse glükolüüsi tulemusena). Glükoosi kontsentratsioon veres on puhketingimustega võrreldes veidi suurenenud (kuni 100-120 mg%). Hormonaalsed muutused veres on sarnased nendega, mis tekivad maksimaalse anaeroobse jõu kasutamise ajal.

Juhtivad füsioloogilised süsteemid ja mehhanismid, mis määravad sporditulemuse maksimaalse anaeroobse võimsuse lähedal harjutuste tegemisel, on samad, mis eelmise rühma harjutustel ning lisaks veel töötavate lihaste piimhappe (glükolüütilise) energiasüsteemi võimsus. . Submaksimaalse anaeroobse jõu harjutused (anaeroobne-aeroobne jõud) on harjutused, kus töötavate lihaste energiavarustuses on ülekaalus anaeroobne komponent. Keha kogu energiatootmises ulatub see 60-70%-ni ja seda annab peamiselt piimhappe (glükolüütiline) energiasüsteem. Nende harjutuste energiavarustuses on märkimisväärne osa hapnikust (oksüdatiivne, aeroobne) energiasüsteem. Võistlusharjutuste maksimaalne kestus silmapaistvatele sportlastele on 1 kuni 2 minutit. Nende harjutuste võimsus ja maksimaalne kestus on sellised, et nende läbiviimise protsessis on tulemusnäitajad. Hapniku transpordisüsteem (HR, südame väljund, LV, O2 tarbimismäär) võib olla antud sportlase maksimumväärtuste lähedal või isegi nendeni jõuda. Mida pikem on harjutus, seda kõrgemad on need näitajad finišis ja seda suurem on aeroobse energia tootmise osakaal treeningul. Pärast neid harjutusi registreeritakse töötavates lihastes ja veres väga kõrge laktaadi kontsentratsioon - kuni 20-25 mmol / l. Seega toimub üksikvõitlussportlaste treening ja võistlustegevus umbes maksimaalsel koormusel sportlaste lihastele. Samas iseloomustab organismis toimuvaid energiaprotsesse asjaolu, et anaeroobsete harjutuste lühikese kestuse tõttu nende sooritamisel ei ole vereringe ja hingamise funktsioonidel aega võimalikku maksimumi saavutada. Maksimaalse anaeroobse treeningu ajal ei hinga sportlane üldse või suudab läbida vaid mõne hingamistsükli. Vastavalt sellele ei ületa "keskmine" kopsuventilatsioon 20-30% maksimumist.

Inimene teeb füüsilisi harjutusi ja kulutab energiat neuromuskulaarse aparaadi abil. Neuromuskulaarne aparaat on motoorsete üksuste kogum. Iga MU sisaldab motoorset neuronit, aksonit ja lihaskiudude kogumit. Inimestel jääb MU-de arv muutumatuks. MV kogus lihases on võimalik ja seda saab treeningu ajal muuta, kuid mitte rohkem kui 5%. Seetõttu pole sellel lihaste funktsionaalsuse kasvufaktoril praktilist tähtsust. MV sees esineb paljude organellide hüperplaasia (elementide arvu suurenemine): müofibrillid, mitokondrid, sarkoplasmaatiline retikulum (SPR), glükogeeni gloobulid, müoglobiin, ribosoomid, DNA jne. Samuti muutub MV teenindavate kapillaaride arv. Müofibrill on lihaskiu (raku) spetsiaalne organell. Sellel on kõigil loomadel ligikaudu sama ristlõige. See koosneb järjestikku ühendatud sarkomeeridest, millest igaüks sisaldab aktiini ja müosiini filamente. Aktiini ja müosiini filamentide vahele võivad tekkida sillad ning ATP-s salvestunud energia kuluga võivad sillad pöörduda, s.t. müofibrillide kontraktsioon, lihaskiudude kontraktsioon, lihaste kontraktsioon. Sillad tekivad kaltsiumiioonide ja ATP molekulide juuresolekul sarkoplasmas. Müofibrillide arvu suurenemine lihaskius suurendab selle tugevust, kontraktsioonikiirust ja suurust. Koos müofibrillide kasvuga kasvavad ka teised müofibrillid teenindavad organellid, näiteks sarkoplasmaatiline retikulum. Sarkoplasmaatiline retikulum on sisemembraanide võrgustik, mis moodustab vesiikulid, tuubulid ja tsisternid. MW-s moodustab SPR tsisternid ja kaltsiumiioonid (Ca) akumuleeruvad neisse tsisternidesse. Eeldatakse, et glükolüüsi ensüümid on kinnitatud SPR membraanidele, seetõttu paisuvad kanalid hapniku juurdepääsu peatamisel märkimisväärselt. Seda nähtust seostatakse vesinikioonide (H) akumuleerumisega, mis põhjustavad valgustruktuuride osalist hävimist (denaturatsiooni), vee lisandumist valgumolekulide radikaalidele. Lihaste kokkutõmbumise mehhanismi jaoks on Ca sarkoplasmast väljapumpamise kiirus ülioluline, kuna see tagab lihaste lõdvestumisprotsessi. SPR membraanidesse on sisse ehitatud naatriumi-, kaaliumi- ja kaltsiumipumbad; seetõttu võib eeldada, et SPR-membraanide pinna suurenemine müofibrillide massi suhtes peaks viima MF-i lõdvestumise kiiruse suurenemiseni.

Seetõttu peaks lihaste lõdvestamise maksimaalse kiiruse või kiiruse tõus (ajavahemik lihase elektrilise aktiveerimise lõpust kuni mehaanilise pinge langemiseni selles) viitama SPR-membraanide suhtelisele suurenemisele. Maksimaalse kiiruse säilitamise tagavad ATP, CRF-i MV-s olevad reservid, müofibrillaarsete mitokondrite mass, sarkoplasmaatiliste mitokondrite mass, glükolüütiliste ensüümide mass ning lihaskiudude ja vere sisu puhvermaht.

Kõik need tegurid mõjutavad lihaste kontraktsioonide energiavarustuse protsessi, kuid maksimaalse kiiruse säilitamise võime peaks sõltuma peamiselt SBP mitokondritest. Suurendades oksüdatiivse MF kogust ehk teisisõnu lihase aeroobset võimekust, pikeneb maksimaalse võimsusega treeningu kestus. See on tingitud asjaolust, et CrF kontsentratsiooni säilitamine glükolüüsi ajal põhjustab MF hapestumist, ATP tarbimise protsesside pärssimist, mis on tingitud H-ioonide konkurentsist Ca ioonidega müosiinipeade aktiivsetes keskustes. Seetõttu kulgeb CRF-i kontsentratsiooni säilitamise protsess koos aeroobsete protsesside ülekaaluga lihastes treeningu sooritamisel üha tõhusamalt. Samuti on oluline, et mitokondrid neelaksid aktiivselt vesinikioone, mistõttu lühiajaliste piiravate harjutuste (10–30 s) sooritamisel taandub nende roll pigem rakkude hapestumise puhverdamisele. Seega toimub kohanemine lihastööga läbi iga sportlase raku töö, lähtudes raku eluprotsessis toimuvast energiavahetusest. Selle protsessi aluseks on ATP tarbimine vesiniku ja kaltsiumiioonide koosmõjul.

Kakluste meelelahutuse suurendamine suurendab oluliselt kakluse läbiviimise aktiivsust koos tehniliste toimingute arvu samaaegse suurenemisega. Seda silmas pidades tekib tõesti probleem, mis on seotud asjaoluga, et konkurentsivõimelise duelli läbiviimise intensiivsusega progresseeruva füüsilise väsimuse taustal toimub sportlase motoorsete oskuste ajutine automatiseerimine.

Spordipraktikas avaldub see tavaliselt suure intensiivsusega peetud võistlusduelli teisel poolel. Sel juhul (eriti kui sportlasel ei ole eriti kõrget erivastupidavust) täheldatakse olulisi muutusi vere pH-s (alla 7,0 ühiku), mis viitab sportlase äärmiselt ebasoodsale reaktsioonile sellise intensiivsusega tööle. On teada, et näiteks maadleja motoorsete oskuste rütmilise struktuuri stabiilne rikkumine tagasipainde viske sooritamisel algab füüsilise väsimuse tasemega vere pH väärtustel alla 7,2 arb. ühikut

Sellega seoses on võitlussportlaste motoorsete oskuste avaldumise stabiilsuse suurendamiseks kaks võimalikku võimalust: a) tõsta erilise vastupidavuse taset sellisel määral, et nad suudavad võidelda mis tahes intensiivsusega ilma väljendunud füüsilise väsimuseta (reaktsioon koormus ei tohiks põhjustada atsidootilisi nihkeid alla pH väärtuse, mis võrdub 7,2 tavaühikuga); b) tagada motoorsete oskuste stabiilne avaldumine äärmuslikes äärmuslikes olukordades kehaline aktiivsus vere pH väärtustel, mis ulatuvad kuni 6,9 arb. ühikut Esimeses suunas üsna suur hulk eriuuringud kes määras kindlaks üksikvõitlejate erivastupidavuse sunniviisilise kasvatuse probleemi lahendamise tegelikud viisid ja väljavaated. Teise probleemi osas ei ole seni toimunud tegelikke, praktiliselt olulisi arenguid.

4. Taastumise probleem spordis

Üks olulisemaid tingimusi treeningprotsessi intensiivistamisel ja sportliku soorituse edasisel parandamisel on taastavate vahendite laialdane ja süstemaatiline kasutamine. Eriti oluline on ratsionaalne taastumine piiravate ja peaaegu piiravate füüsiliste ja vaimsete koormuste juures - tänapäeva spordialade kohustuslikud kaaslased treeningutel ja võistlustel. On ilmne, et taastavate vahendite süsteemi kasutamine nõuab taastumisprotsesside selget klassifitseerimist sporditegevuse tingimustes.

Taastumisvahetuste spetsiifilisus, mille määravad sporditegevuse iseloom, treeningute maht ja intensiivsus ning võistluskoormused, üldine režiim, määrab konkreetsed meetmed töövõime taastamiseks. N. I. Volkov eristab sportlastel järgmisi taastumistüüpe: praegune (vaatlus töö ajal), kiireloomuline (pärast koormuse lõppu) ja hiline (palju tunde pärast töö lõpetamist), samuti pärast kroonilist ülekoormust (nn. stress- taastumine). Tuleb märkida, et loetletud reaktsioonid viiakse läbi tavaelus energiatarbimisest tingitud perioodilise taastumise taustal.

Selle iseloomu määrab suuresti keha funktsionaalne seisund. Taastumisvahendite ratsionaalse kasutamise korraldamiseks on vajalik selge arusaam taastumisprotsesside dünaamikast sporditegevuse tingimustes. Seega on voolu taastumise käigus tekkivad funktsionaalsed nihked suunatud keha suurenenud energiavajaduse rahuldamisele, lihastegevuse protsessis suurenenud bioloogilise energia tarbimise kompenseerimisele. Energiakulude taastamisel on kesksel kohal metaboolsed muutused.

Keha energiakulu ja nende taastumise suhe töö käigus võimaldab jaotada füüsilised koormused 3 vahemikku: 1) koormused, mille puhul on piisav töö aeroobne tugi; 2) koormused, mille puhul koos aeroobse tööga kasutatakse anaeroobseid energiaallikaid, kuid töötavate lihaste hapnikuga varustatuse suurendamise piir ei ole veel ületatud; 3) koormused, mille korral energiavajadus ületab voolu taastumise võimalused, millega kaasneb kiiresti arenev väsimus. Mõnel spordialal on rehabilitatsioonimeetmete tõhususe hindamiseks soovitatav analüüsida erinevaid neuromuskulaarse aparaadi näitajaid ja kasutada psühholoogilisi teste. Põhjalike uuringute kasutamine kõrgklassi sportlastega töötamise praktikas, kasutades laia valikut vahendeid ja meetodeid, võimaldab hinnata varasemate rehabilitatsioonimeetmete tõhusust ja määrata järgnevate taktikat. Taastumise testimiseks on vaja vahe-eesmärke, mis viiakse läbi iganädalaste või igakuiste treeningtsüklitena. Nende uuringute sageduse, uurimismeetodid määravad arst ja treener olenevalt spordialast, selle treeningperioodi koormuste iseloomust, kasutatavatest taastusravi vahenditest ja sportlase individuaalsetest iseärasustest.

5 . Inimese metaboolsete seisundite tunnused lihaste aktiivsuse ajal

Inimkeha ainevahetuse seisundit iseloomustab suur hulk muutujaid. Intensiivse lihastegevuse tingimustes on kõige olulisem tegur, millest sõltub organismi metaboolne seisund, kasutamine energiavahetuse vallas. Inimese metaboolsete seisundite kvantitatiivseks hindamiseks lihastöö ajal tehakse ettepanek kasutada kolme tüüpi kriteeriume: a) võimsuse kriteeriumid, mis kajastavad energia muundamise kiirust aeroobsetes ja anaeroobsetes protsessides; b) organismi energiavarusid iseloomustavad võimekuse kriteeriumid või töö käigus toimunud metaboolsete muutuste kogusumma; c) soorituskriteeriumid, mis määravad aeroobsete ja anaeroobsete protsesside energia kasutusastme lihastöö sooritamisel. Treeningu võimsuse ja kestuse muutused mõjutavad aeroobset ja anaeroobset ainevahetust erineval viisil. Sellised aeroobse protsessi võimsuse ja suutlikkuse näitajad, nagu kopsuventilatsiooni suurus, hapnikutarbimise tase, hapnikuvarustus töö ajal, suurenevad süstemaatiliselt treeningu kestuse suurenemisega iga valitud võimsuse väärtuse juures. Need arvud suurenevad märkimisväärselt, kui töö intensiivsus suureneb harjutuse kõigil ajavahemikel. Anaeroobsete energiaallikate võimekust iseloomustavad piimhappe maksimaalse akumuleerumise veres ja hapniku koguvõla näitajad muutuvad mõõduka jõuharjutuste ajal vähe, kuid intensiivsemate harjutuste puhul suurenevad märgatavalt töö kestuse pikenemisega.

Huvitav on märkida, et väikseima treeningvõimsuse juures, kus piimhappe sisaldus veres püsib konstantsel tasemel umbes 50-60 mg, on hapnikuvõla laktaadifraktsiooni tuvastamine praktiliselt võimatu; samuti ei toimu piimhappe akumuleerumise käigus vere bikarbonaatide hävimisega seotud liigset süsihappegaasi eraldumist. Võib eeldada, et täheldatud piimhappe akumuleerumise tase veres ei ületa ikkagi neid läviväärtusi, millest kõrgemal täheldatakse oksüdatiivsete protsesside stimuleerimist, mis on seotud laktaadi hapnikuvõla kõrvaldamisega. Aeroobsed ainevahetuse kiirused pärast treeninguga seotud lühikest viivitusperioodi (umbes 1 minut) näitavad süsteemset tõusu treeningu aja suurenemisega.

Treeninguperioodil on märgatavalt sagenenud anaeroobsed reaktsioonid, mis põhjustavad piimhappe moodustumist. Treeningvõimsuse suurenemisega kaasneb aeroobsete protsesside proportsionaalne suurenemine. Aeroobsete protsesside intensiivsuse suurenemine koos võimsuse suurenemisega leiti ainult harjutuste puhul, mille kestus ületas 0,5 minutit. Intensiivsete lühiajaliste harjutuste tegemisel väheneb aeroobne ainevahetus. Laktaadifraktsiooni moodustumisest ja liigse süsinikdioksiidi vabanemise ilmnemisest tingitud koguhapniku võla suurenemine ilmneb ainult nendel harjutustel, mille võimsus ja kestus on piisav piimhappe kogunemiseks üle 50-. 60 mg%. Madala võimsusega harjutuste sooritamisel näitavad aeroobsete ja anaeroobsete protsesside näitajate muutused vastupidist suunda, võimsuse suurenemisega asenduvad muutused nendes protsessides ühesuunalistega.

Treeningu ajal hapnikutarbimise kiiruse ja süsinikdioksiidi vabanemise "ülejäägi" näitajate dünaamikas tuvastatakse faasinihe, taastumisperioodil pärast töö lõppu toimub nende näitajate nihke sünkroniseerimine. Hapnikutarbimise parameetrite ja piimhappe sisalduse muutused veres koos taastumisaja pikenemisega pärast intensiivsete harjutuste sooritamist väljenduvad selgelt faaside lahknevustes. Väsimuse probleem spordi biokeemias on üks raskemaid ja siiani lahenduseta. Kõige üldisemal kujul võib väsimust defineerida kui keha seisundit, mis tekib pikaajalise või pingelise tegevuse tagajärjel ja mida iseloomustab töövõime langus. Subjektiivselt tajub inimene seda lokaalse või üldise väsimustundena. Pikaajalised uuringud võimaldavad jagada jõudlust piiravad biokeemilised tegurid kolme omavahel seotud rühma.

Need on esiteks biokeemilised muutused kesknärvisüsteemis, mis on põhjustatud nii motoorse ergastuse protsessist endast kui ka perifeeriast tulevatest propriotseptiivsetest impulssidest. Teiseks on need biokeemilised muutused skeletilihastes ja müokardis, mis on põhjustatud nende tööst ja närvisüsteemi troofilistest muutustest. Kolmandaks on need biokeemilised muutused keha sisekeskkonnas, mis sõltuvad nii lihastes toimuvatest protsessidest kui ka närvisüsteemi mõjust. Väsimuse ühised tunnused on fosfaat-makroergide tasakaaluhäired lihastes ja ajus, samuti ATPaasi aktiivsuse ja fosforüülimiskoefitsiendi vähenemine lihastes. Suure intensiivsusega ja pika tööga seotud väsimusel on aga teatud eripärad. Lisaks iseloomustab lühiajalisest lihasaktiivsusest tingitud väsimuse käigus tekkivaid biokeemilisi muutusi oluliselt suurem gradient kui mõõduka intensiivsusega, kuid kestuse piirilähedane lihasaktiivsus. Tuleb rõhutada, et organismi süsivesikute varude järsk vähenemine, kuigi suure tähtsusega, ei mängi jõudluse piiramisel otsustavat rolli. Kõige olulisem jõudlust piirav tegur on ATP tase nii lihastes endis kui ka kesknärvisüsteemis.

Samal ajal ei saa ignoreerida biokeemilisi muutusi teistes elundites, eriti müokardis. Intensiivse lühiajalise töö korral glükogeeni ja kreatiinfosfaadi tase selles ei muutu ning oksüdatiivsete ensüümide aktiivsus suureneb. Pikaajalisel töötamisel võib esineda nii glükogeeni ja kreatiinfosfaadi taseme kui ka ensümaatilise aktiivsuse langust. Sellega kaasnevad EKG muutused, mis näitavad düstroofilisi protsesse, kõige sagedamini vasakus vatsakeses ja harvem kodades. Seega iseloomustavad väsimust sügavad biokeemilised muutused nii kesknärvisüsteemis kui ka perifeerias, eelkõige lihastes. Samal ajal saab viimaste biokeemiliste muutuste astet muuta kesknärvisüsteemiga kokkupuutest tingitud jõudluse suurenemisega. 1903. aastal kirjutas I.M. väsimuse kesknärvisüsteemist. Sechenov. Sellest ajast alates on andmeid tsentraalse inhibeerimise rolli kohta väsimusmehhanismis pidevalt täiendatud. Pikaajalisest lihaste aktiivsusest tingitud väsimuse ajal esinev hajus inhibeerimine on väljaspool kahtlust. See areneb kesknärvisüsteemis ja areneb selles keskuse ja perifeeria koostoimel esimese juhtiva rolliga. Väsimus on intensiivse või pikaajalise tegevusega organismis tekkinud muutuste tagajärg ning kaitsereaktsioon, mis ei lase üleminekul ületada organismile ohtlike funktsionaalsete ja biokeemiliste häirete piiri, mis ohustavad selle olemasolu.

Teatud rolli väsimusmehhanismis mängivad ka närvisüsteemi valkude ja nukleiinhapete ainevahetuse häired. Kell pikk jooks või koormusega ujudes, põhjustades märkimisväärset väsimust, täheldatakse motoorsetes neuronites RNA taseme langust, samas kui pikaajalisel, kuid mitte väsitaval tööl see ei muutu või suureneb. Kuna keemiat ja eelkõige lihasensüümide aktiivsust reguleerivad närvisüsteemi troofilised mõjud, siis võib eeldada, et väsimusest põhjustatud kaitsva inhibeerimise kujunemise käigus toimuvad muutused närvirakkude keemilises seisundis toovad kaasa muutuse. troofiline tsentrifugaalne impulss, millega kaasneb lihaskeemia regulatsiooni häired.

Need troofilised mõjud tulenevad ilmselt bioloogiliselt aktiivsete ainete liikumisest mööda efferentsete kiudude aksoplasma, nagu on kirjeldanud P. Weiss. Eelkõige eraldati perifeersetest närvidest valguline aine, mis on spetsiifiline heksokinaasi inhibiitor, mis on sarnane selle ensüümi inhibiitoriga, mida sekreteerib hüpofüüsi eesmine osa. Seega tekib väsimus tsentraalsete ja perifeersete mehhanismide koosmõjul, millel on esimese juhtiv ja integreeriv tähendus. Seda seostatakse nii närvirakkude muutustega kui ka perifeeriast lähtuvate refleksi- ja humoraalsete mõjudega. Väsimuse ajal esinevad biokeemilised muutused võivad olla üldistatud iseloomuga, millega kaasnevad üldised muutused keha sisekeskkonnas ning häired erinevate füsioloogiliste funktsioonide regulatsioonis ja koordinatsioonis (pikaajalise füüsilise koormuse korral, kaasates märkimisväärseid lihasmassi). Need muutused võivad olla ka lokaalsema iseloomuga, millega ei kaasne olulisi üldisi muutusi, vaid piirduda ainult töötavate lihaste ja vastavate närvirakkude ja keskuste rühmadega (lühiajalise maksimaalse intensiivsusega või piiratud arvu pikaajalise töö korral lihastest).

Väsimus (ja eriti väsimustunne) on kaitsereaktsioon, mis kaitseb keha liigse funktsionaalse kurnatuse eest, mis on eluohtlik. Samal ajal treenib füsioloogilisi ja biokeemilisi kompensatsioonimehhanisme, luues eeldused taastumisprotsessideks ning organismi funktsionaalsuse ja töövõime edasiseks tõusuks. Lihastööjärgsel puhkusel taastuvad normaalsed bioloogiliste ühendite vahekorrad nii lihastes kui ka kehas tervikuna. Kui lihastöö ajal domineerivad energiaga varustamiseks vajalikud kataboolsed protsessid, siis puhkeajal anaboolsed protsessid. Anaboolsed protsessid vajavad energiat ATP kujul, seega ilmnevad kõige selgemad muutused energia metabolismi valdkonnas, kuna puhkeperioodil kulutatakse ATP-d pidevalt ja seetõttu tuleb ATP-varud taastada. Anaboolsed protsessid puhkeperioodil on tingitud kataboolsetest protsessidest, mis toimusid töö ajal. Puhkuse ajal sünteesitakse uuesti ATP, kreatiinfosfaat, glükogeen, fosfolipiidid, lihasvalgud, organismi vee ja elektrolüütide tasakaal taastub ning hävinud rakustruktuurid taastuvad. Sõltuvalt organismis toimuvate biokeemiliste muutuste üldisest suunast ja eraldamisprotsessideks kuluvast ajast eristatakse kahte tüüpi taastumisprotsesse - kiireloomuline ja vasakpoolne taastumine. Erakorraline taastumine kestab 30 kuni 90 minutit pärast tööd. Kiire taastumise perioodil elimineeritakse töö käigus kogunenud anaeroobsed lagunemissaadused, eelkõige piimhappe- ja hapnikuvõlg. Pärast töö lõppu on hapnikutarbimine võrreldes puhkeseisundiga jätkuvalt kõrgem. Seda liigset hapnikutarbimist nimetatakse hapnikuvõlaks. Hapnikuvõlg on alati suurem kui hapnikupuudus ning mida suurem on töö intensiivsus ja kestus, seda suurem on see vahe.

Puhkuse ajal ATP kulutamine lihaskontraktsioonidele peatub ja ATP sisaldus mitokondrites suureneb juba esimestel sekunditel, mis viitab mitokondrite üleminekule aktiivsesse olekusse. ATP kontsentratsioon suureneb, suurendab lõpptaset. Samuti suureneb oksüdatiivsete ensüümide aktiivsus. Kuid glükogeeni fosforülaasi aktiivsus on järsult vähenenud. Piimhape, nagu me juba teame, on anaeroobsetes tingimustes glükoosi lagunemise lõpp-produkt. Esialgsel puhkehetkel, kui suurenenud hapnikutarbimine püsib, suureneb lihaste oksüdatiivsete süsteemide varustamine hapnikuga. Lisaks piimhappele oksüdeeritakse ka teised töö käigus kogunenud metaboliidid: merevaikhape, glükoos; ja taastumise hilisemates etappides ning rasvhapped. Hiline taastumine kestab kaua pärast töö lõpetamist. Eelkõige mõjutab see lihastöö käigus kulunud struktuuride sünteesiprotsesse, aga ka ioon- ja hormonaalse tasakaalu taastamist organismis. Taastumisperioodil toimub glükogeenivarude kuhjumine lihastes ja maksas; need taastumisprotsessid toimuvad 12–48 tunni jooksul. Verre sattudes satub piimhape maksarakkudesse, kus esmalt sünteesitakse glükoos, ning glükoos on glükogeeni sünteesi katalüüsiva glükogeeni süntetaasi otsene ehitusmaterjal. Glükogeeni resünteesi protsessil on faasiline iseloom, mis põhineb superkompensatsiooni nähtusel. Superkompensatsioon (supertaastumine) on energiavarude ületamine nende puhkeperioodil töötasemele. Superkompensatsioon on vastuvõetav nähtus. Pärast tööd väheneb glükogeeni sisaldus puhkuse ajal mitte ainult algse, vaid ka kõrgema tasemeni. Seejärel toimub langus algsele (töötavale) tasemele ja isegi veidi madalamale ning siis järgneb laineline tagasipöördumine algtasemele.

Superkompensatsiooni faasi kestus sõltub töö kestusest ja selle põhjustatud biokeemiliste muutuste sügavusest organismis. Võimas lühiajaline töö põhjustab superkompensatsioonifaasi kiire alguse ja kiire lõppemise: lihasesisese glükogeenivarude taastumisel tuvastatakse superkompensatsiooni faas 3-4 tunni pärast ja lõpeb 12 tunni pärast. Pärast pikaajalist töötamist mõõduka võimsusega toimub glükogeeni superkompensatsioon 12 tunni pärast ja lõpeb 48–72 tunni jooksul pärast töö lõppu. Superkompensatsiooni seadus kehtib kõikide bioloogiliste ühendite ja struktuuride kohta, mida lihastegevuse käigus mingil määral tarbitakse või häiritakse ning puhkeajal taassünteesitakse. Nende hulka kuuluvad: kreatiinfosfaat, struktuursed ja ensümaatilised valgud, fosfolipiidid, raku organellid (mitokondrid, lüsosoomid). Pärast keha energiavarude taassünteesi intensiivistuvad oluliselt fosfolipiidide ja valkude resünteesi protsessid, eriti pärast rasket jõutööd, millega kaasneb nende oluline lagunemine. Struktuursete ja ensümaatiliste valkude taseme taastamine toimub 12-72 tunni jooksul. Veekaoga seotud tööde tegemisel tuleks taastumisperioodil täita vee ja mineraalsoolade varu. Toit on peamine mineraalsoolade allikas.

6 . Biokeemiline kontroll võitluskunstides

Intensiivse lihastegevuse käigus moodustub lihastes suur hulk piim- ja püroviinamarihapet, mis difundeeruvad verre ja võivad põhjustada organismi metaboolset atsidoosi, mis viib lihaste väsimuseni ja millega kaasnevad lihasvalu, pearinglus, ja iiveldus. Sellised metaboolsed muutused on seotud organismi puhvervarude ammendumisega. Kuna keha puhversüsteemide seisund on kõrge füüsilise jõudluse avaldumisel oluline, kasutatakse spordidiagnostikas BBS näitajaid. KOS näitajad, mis on tavaliselt suhteliselt püsivad, hõlmavad: - vere pH (7,35-7,45); - рСО2 - süsinikdioksiidi osarõhk (Н2СО3 + СО2) veres (35 - 45 mm Hg); - 5B - standardne vereplasma vesinikkarbonaat HCOd, mis, kui veri on täielikult hapnikuga küllastunud, on 22-26 meq / l; - BB - täisvere või plasma puhveralused (43 - 53 meq / l) - kogu vere või plasma puhversüsteemi võimsuse näitaja; - L/86 - täisvere normaalsed puhveralused alveolaarse õhu füsioloogilise pH ja CO2 väärtuste juures; - BE - aluste liig või leelisereserv (-2,4 kuni +2,3 meq / l) - puhvri ülejäägi või puudumise näitaja. CBS-indikaatorid ei kajasta mitte ainult muutusi vere puhversüsteemides, vaid ka keha hingamis- ja eritussüsteemide seisundit. Happe-aluse tasakaalu (KOR) seisundit organismis iseloomustab vere pH püsivus (7,34-7,36).

Vere laktaadisisalduse dünaamika ja vere pH muutuste vahel tuvastati pöördkorrelatsioon. Lihastegevuse ajal CBS-i indikaatoreid muutes on võimalik kontrollida organismi reaktsiooni füüsilisele aktiivsusele ja sportlase vormi kasvu, kuna üht neist näitajatest saab määrata CBS-i biokeemilise kontrolliga. Uriini aktiivne reaktsioon (pH) sõltub otseselt keha happe-aluse seisundist. Metaboolse atsidoosi korral tõuseb uriini happesus pH 5-ni ja metaboolse alkaloosi korral langeb pH 7-ni. Tabelis. Joonisel 3 on näidatud uriini pH väärtuste muutuste suund plasma happe-aluse oleku näitajate suhtes. Seega iseloomustab maadlust kui spordiala lihaste tegevuse kõrge intensiivsus. Sellega seoses on oluline kontrollida hapete vahetust sportlase kehas. CBS-i kõige informatiivsem näitaja on BE väärtus - leelisereserv, mis suureneb koos sportlaste, eriti kiirus-jõuspordialadele spetsialiseerunud sportlaste kvalifikatsiooni tõusuga.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et võitlussportlaste treening- ja võistlustegevus toimub umbes maksimaalsel koormusel sportlaste lihastele. Samas iseloomustab organismis toimuvaid energiaprotsesse asjaolu, et anaeroobsete harjutuste lühikese kestuse tõttu nende sooritamisel ei ole vereringe ja hingamise funktsioonidel aega võimalikku maksimumi saavutada. Maksimaalse anaeroobse treeningu ajal ei hinga sportlane üldse või suudab läbida vaid mõne hingamistsükli. Vastavalt sellele ei ületa "keskmine" kopsuventilatsioon 20-30% maksimumist. Väsimus üksikvõitlejate võistlus- ja treeningtegevuses tekib lihaste piirilähedase koormuse tõttu kogu võitluse perioodi jooksul.

Selle tulemusena tõuseb vere pH tase, halveneb sportlase reaktsioon ja vastupanuvõime vaenlase rünnakutele. Väsimuse vähendamiseks on treeningprotsessis soovitatav kasutada glükolüütilisi anaeroobseid koormusi. Domineeriva fookuse tekitatud jälgimisprotsess võib olla üsna püsiv ja inertne, mis võimaldab säilitada ergastuse ka siis, kui ärritusallikas on eemaldatud.

Pärast lihastöö lõppu algab taastumisperiood või pärast töötamist. Seda iseloomustab keha funktsioonide muutumise määr ja aeg, mis kulub nende esialgsele tasemele taastamiseks. Taastumisperioodi uurimine on vajalik konkreetse töö raskusastme hindamiseks, selle vastavuse kindlakstegemiseks keha võimetele ja vajaliku puhkuse kestuse kindlaksmääramiseks. Võitlejate motoorsete oskuste biokeemilised alused on otseselt seotud jõuvõimete avaldumisega, mis hõlmavad dünaamilist, plahvatuslikku ja isomeetrilist jõudu. Lihastööga kohanemine toimub iga sportlase raku töö kaudu, lähtudes raku eluprotsessis toimuvast energiavahetusest. Selle protsessi aluseks on ATP tarbimine vesiniku ja kaltsiumiioonide koosmõjul. Võitluskunste kui spordiala iseloomustab lihaste aktiivsuse kõrge intensiivsus. Sellega seoses on oluline kontrollida hapete vahetust sportlase kehas. CBS-i kõige informatiivsem näitaja on BE väärtus - leelisereserv, mis suureneb koos sportlaste, eriti kiirus-jõuspordialadele spetsialiseerunud sportlaste kvalifikatsiooni tõusuga.

Bibliograafia

1. Volkov N.I. Lihaste aktiivsuse biokeemia. - M.: Olümpiasport, 2001.

2. Volkov N.I., Oleinikov V.I. Spordi bioenergeetika. - M: Nõukogude sport, 2011.

3. Maksimov D.V., Seluyanov V.N., Tabakov S.E. Maadlejate kehaline ettevalmistus. - M: TVT osakond, 2011.

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Tsütoplasma lihas-skeleti süsteem. Lihaskoe struktuur ja keemiline koostis. Lihaste funktsionaalne biokeemia. Bioenergeetilised protsessid lihaste aktiivsuse ajal. Füüsiliste harjutuste biokeemia. Biokeemilised muutused lihastes patoloogias.

õpetus, lisatud 19.07.2009


Kontseptsiooni olemus ja lihastegevuse põhifunktsioonid. Inimkeha taastumise faas. Taastumise indikaatorid ja tööriistad, mis protsessi kiirendavad. Kiiruisutamise peamine füsioloogiline omadus.

test, lisatud 30.11.2008


Treeningprotsessi biokeemiline jälgimine. Laboratoorsete kontrollide tüübid. Keha energiavarustussüsteem. Sportlaste toitumise omadused. Energia muundamise viisid. Koolituse aste, peamised kohanemise tüübid, nende omadused.

lõputöö, lisatud 22.01.2018


Lihased kui inimkeha organid, mis koosnevad närviimpulsside mõjul kokku tõmbuda võivast lihaskoest, nende klassifikatsioon ja sordid, funktsionaalne roll. Inimkeha lihaste töö tunnused, dünaamiline ja staatiline.

esitlus, lisatud 23.04.2013


Skeletilihaste mass täiskasvanul. Lihas-skeleti süsteemi aktiivne osa. Ristitriibulised lihaskiud. Skeletilihaste ehitus, põhirühmad ja silelihased ning nende töö. Lihassüsteemi vanuselised iseärasused.

kontrolltöö, lisatud 19.02.2009


Biokeemilised analüüsid kliinilises meditsiinis. Vereplasma valgud. Maksa, seedetrakti haiguste, hemostaasi häirete, aneemia ja vereülekande kliiniline biokeemia, diabeet, endokriinsete haigustega.

õpetus, lisatud 19.07.2009


Südamelihaskoe arengu allikate omadused, mis asuvad prekordiaalses mesodermis. Kardiomüotsüütide diferentseerumise analüüs. Südame lihaskoe struktuuri tunnused. Südame lihaskoe regenereerimise protsessi olemus.

esitlus, lisatud 11.07.2012


Biokeemilised analüüsid kliinilises meditsiinis. Universaalsete patoloogiliste nähtuste patokeemilised mehhanismid. Kliiniline biokeemia reumaatiliste haiguste, hingamisteede, neerude, seedetrakti haiguste korral. Hemostaasi süsteemi rikkumised.

õpetus, lisatud 19.07.2009


Füüsiline ja vaimne areng vastsündinu ja imikueas laps. Eelkooliealise eluperioodi anatoomilised ja füsioloogilised iseärasused. Lihassüsteemi ja luustiku areng noorematel lastel koolieas. Puberteedi periood lastel.

esitlus, lisatud 03.10.2015


Hästi moodustunud ja toimiv luu-lihassüsteem kui üks peamisi tingimusi lapse õigeks arenguks. Tutvumine laste luustiku ja lihaskonna põhijoontega. üldised omadused rind vastsündinud.

Lihassüsteem ja selle funktsioonid

lühendid, skeletilihaste ülevaade)

On kahte tüüpi lihaseid: sile(tahtmata) ja triibuline(suvaline). Silelihased paiknevad veresoonte seintes ja mõnedes siseorganites. Need ahendavad või laiendavad veresooni, liigutavad toitu läbi seedetrakti ja tõmbuvad kokku põie seinad. Vöötlihased on kõik skeletilihased, mis pakuvad erinevaid keha liigutusi. Vöötlihaste hulka kuulub ka südamelihas, mis tagab automaatselt südame rütmilise töö kogu eluks. Lihaste aluseks on valgud, mis moodustavad 80–85% lihaskoest (v.a vesi). Lihaskoe peamine omadus on kontraktiilsus, seda pakuvad kontraktiilsed lihasvalgud – aktiin ja müosiin.

Lihaskude on väga keeruline. Lihasel on kiuline struktuur, iga kiud on miniatuurne lihas, nende kiudude kombinatsioon moodustab lihase tervikuna. lihaskiud, koosneb omakorda müofibrillid. Iga müofibrill jaguneb vahelduvateks heledateks ja tumedateks piirkondadeks. Tumedad alad – protofibrillid koosnevad pikkadest molekulide ahelatest müosiin, heledamad moodustuvad õhematest valgufilamentidest aktiin. Kui lihas on kokkutõmbumata (lõdvestunud) olekus, on aktiini- ja müosiinifilamendid üksteise suhtes ainult osaliselt edasi arenenud ja iga müosiini filamendi vastas on mitu seda ümbritsevat aktiini filamenti. Sügavam edasiliikumine üksteise suhtes põhjustab üksikute lihaskiudude ja kogu lihase kui terviku müofibrillide lühenemist (kokkutõmbumist) (joonis 2.3).

Arvukad närvikiud lähenevad lihasele ja väljuvad sellest (refleksikaare põhimõte) (joonis 2.4). Motoorsed (eferentsed) närvikiud edastavad impulsse ajust ja seljaajust, viies lihased tööseisundisse; sensoorsed kiud edastavad impulsse vastupidises suunas, teavitades kesknärvisüsteemi lihaste aktiivsusest. Sümpaatiliste närvikiudude kaudu toimub lihaste ainevahetusprotsesside reguleerimine, kusjuures nende tegevus kohandub muutunud töötingimustega, erinevate lihaskoormustega. Iga lihast läbib ulatuslik kapillaaride võrgustik, mille kaudu sisenevad lihaste eluks vajalikud ained ja väljutatakse ainevahetusproduktid.

Skeletilihased. Skeletilihased on osa lihasluukonna struktuurist, kinnituvad luustiku luude külge ja kokkutõmbumisel panevad liikuma luustiku üksikud lülid, hoovad. Nad osalevad keha ja selle osade asendi hoidmisel ruumis, pakuvad liikumist kõndimisel, jooksmisel, närimisel, neelamisel, hingamisel jne, tekitades samal ajal soojust. Skeletilihastel on võime närviimpulsside mõjul erutuda. Ergastamine viiakse läbi kontraktiilsetele struktuuridele (müofibrillidele), mis kokkutõmbumisel sooritavad teatud motoorse toimingu - liikumise või pinge.

Riis. 2.3. Lihase skemaatiline kujutis.

Lihas (L) koosneb lihaskiududest (B) igaüks neist - müofibrillidest (IN). Müofibrill (G) koosneb paksudest ja õhukestest müofilamentidest (D). Joonisel on üks sarkomeer, mis on mõlemalt poolt piiratud joontega: 1 - isotroopne ketas, 2 - anisotroopne ketas, 3 - väiksema anisotroopsusega ala. Multifibrillide ristlõike kandja (4), annab aimu paksude ja õhukeste polüfilamentide kuusnurksest jaotusest

Riis. 2.4. Lihtsaima reflekskaare skeem:

1 - aferentne (sensoorne) neuron, 2 - seljaaju sõlm, 3 - interkalaarne neuron, 4 .- seljaaju hallaine, 5 - efferentne (motoorne) neuron 6 - motoorsed närvilõpmed lihastes; 7 - sensoorsed närvilõpmed nahas

Tuletage meelde, et kõik skeletilihased koosnevad vöötlihastest. Inimestel on neid umbes 600 ja enamik neist on paaris. Nende kaal moodustab 35–40% täiskasvanud inimese kehamassist. Skeletilihased on väljast kaetud tiheda sidekoelise ümbrisega. Igas lihases eristatakse aktiivset osa (lihaskeha) ja passiivset osa (kõõlust). Lihased jagunevad pikk, lühike Ja lai.

Lihaseid, mis toimivad vastassuunas, nimetatakse antagonistidühesuunaline - sünergistid. Samad lihased erinevates olukordades võivad toimida mõlemas võimsuses. Inimestel on sagedamini fusiform ja lindikujuline. Fusiform lihased paiknevad ja toimivad jäsemete pikkade luumoodustiste piirkonnas, neil võib olla kaks kõhtu (dipgastrilised lihased) ja mitu pead (biitseps, triitseps, nelipealihas). Lindi lihased on erineva laiusega ja osalevad tavaliselt keha seinte korseti moodustamises. Sulgjas struktuuriga lihased, mille tõttu on suur füsioloogiline läbimõõt suur hulk lühikesed lihasstruktuurid, palju tugevamad kui need lihased, mille kiudude kulg on sirgjoonelise (pikisuunalise) paigutusega. Esimesi nimetatakse tugevateks lihasteks, mis teevad madala amplituudiga liigutusi, teisi nimetatakse osavateks, mis osalevad suure amplituudiga liigutustes. Vastavalt funktsionaalsele eesmärgile ja liikumissuunale liigestes eristatakse lihaseid painutajad Ja ekstensorid, mis viivad Ja efferentsed, sulgurlihased(kompressiivne) ja laiendajad.

lihasjõud määratakse koorma kaalu järgi, mida see suudab tõsta teatud kõrgusele (või suudab maksimaalsel ergutamisel hoida), ilma selle pikkust muutmata. Lihase tugevus sõltub lihaskiudude jõudude summast, nende kontraktiilsusest; lihaskiudude arvu ja funktsionaalsete üksuste arvu kohta lihastes, samaaegselt erutatud pinge tekkimise ajal; alates esialgne lihase pikkus(eelnevalt venitatud lihas arendab suuremat jõudu); alates koostoime tingimused luustiku luudega.

Kokkuleppelisus lihast iseloomustab selle absoluutne tugevus, need. jõud lihaskiudude ristlõike 1 cm 2 kohta. Selle indikaatori arvutamiseks jagatakse lihasjõud pindalaga selle füsioloogiline läbimõõt(st kõigi lihaste moodustavate lihaskiudude pindalade summa). Näiteks: keskmiselt on inimesel gastrocnemius lihase tugevus (1 cm 2 lihase ristlõike kohta). - 6,24; kaela sirutajad - 9,0; õla triitseps - 16,8 kg.

Kesknärvisüsteem reguleerib lihaste kontraktsiooni jõudu, muutes kontraktsioonis samaaegselt osalevate funktsionaalsete üksuste arvu ja neile saadetavate impulsside sagedust. Impulsside suurenemine toob kaasa pinge suurenemise.

Lihaste töö. Lihaste kokkutõmbumise käigus muudetakse potentsiaalne keemiline energia potentsiaalseks mehaaniliseks pingeenergiaks ja liikumise kineetiliseks energiaks. Eristada sise- ja välistööd. Sisemine töö on seotud lihaskiu hõõrdumisega selle kokkutõmbumise ajal. Väline töö avaldub enda keha, lasti, üksikute kehaosade liigutamisel (dünaamiline töö) ruumis. Seda iseloomustab lihassüsteemi jõudluskoefitsient (COP), s.o. tehtud töö suhe kogu energiakulusse (inimese lihaste puhul on efektiivsus 15-20%, füüsiliselt arenenud treenitud inimeste puhul on see näitaja veidi suurem).

Staatiliste pingutustega (ilma liikumiseta) saame rääkida mitte tööst kui sellisest füüsika seisukohalt, vaid tööst, mida tuleks hinnata keha energiafüsioloogiliste kuludega.

Lihas kui organ.Üldjuhul on lihas kui organ organina keeruline struktuurne moodustis, mis täidab teatud funktsioone, koosneb 72-80% veest ja 16-20% tihedast ainest. Lihaskiud koosnevad müofibrillidest koos raku tuumadega, ribosoomidega, mitokondritega, sarkoplasmaatilise retikulumiga, tundlikest närvimoodustistest - proprioretseptoritest ja muudest funktsionaalsetest elementidest, mis tagavad valgusünteesi, adenosiintrifosforhappe oksüdatiivse fosforüülimise ja resünteesi, ainete transpordi lihasraku sees jne. lihaskiudude toimimise ajal. Lihase oluline struktuurne ja funktsionaalne moodustis on motoorne ehk neuromotoorne üksus, mis koosneb ühest motoorsest neuronist ja selle poolt innerveeritud lihaskiududest. Sõltuvalt kontraktsioonis osalevate lihaskiudude arvust on olemas väikesed, keskmised ja suured motoorsed üksused.

Sidekoekihtide ja -membraanide süsteem ühendab lihaskiud ühtseks toimivaks süsteemiks, mis kannab kõõluste abil lihaste kokkutõmbumisel tekkiva tõmbejõu skeleti luudele.

Kogu lihas on läbi imbunud ulatusliku vereringe- ja lümfisüsteemi harude võrgustikuga. imikud. Punased lihaskiud omavad tihedamat veresoonte võrgustikku kui valge. Neil on suur glükogeeni ja lipiidide varu, neid iseloomustab märkimisväärne toniseeriv aktiivsus, võime pikka aega pingutada ja teha pikaajalist dünaamilist tööd. Igas punases kius on rohkem kui valget, mitokondreid - generaatoreid ja energiapakkujaid, mida ümbritseb 3-5 kapillaari ning see loob tingimused punaste kiudude intensiivsemaks verevarustuseks ja ainevahetusprotsesside kõrgeks tasemeks.

Valged lihaskiud neil on müofibrillid, mis on punasest kiust müofibrillidest paksemad ja tugevamad, nad tõmbuvad kiiresti kokku, kuid ei ole võimelised püsivalt pingestama. Valgeaine mitokondritel on ainult üks kapillaar. Enamik lihaseid sisaldab punaseid ja valgeid kiude erinevas vahekorras. Samuti on lihaskiud toonik(võimeline lokaalseks ergutamiseks ilma selle levikuta); faas,.võimeline reageerima levivale ergastuslainele nii kokkutõmbumise kui lõdvestusega; üleminekuline, ühendades mõlemad omadused.

lihaspump- füsioloogiline mõiste, mis on seotud lihaste funktsiooni ja selle mõjuga inimese enda verevarustusele. Selle peamine toime avaldub järgmiselt: skeletilihaste kokkutõmbumise ajal aeglustub arteriaalse vere sissevool neisse ja selle väljavool veenide kaudu kiireneb; lõõgastusperioodil väheneb venoosne väljavool ja arteriaalne sissevool saavutab maksimumi. Ainevahetus vere ja koevedeliku vahel toimub läbi kapillaari seina.

Riis. 2.5. aastal toimuvate protsesside skemaatiline esitus

sünaps põnevil:

1 - sünaptilised vesiikulid, 2 - presünaptiline membraan, 3 - vahendaja, 4 - postsünaptiline membraan, 5 - sünaptiline lõhe

Lihaste mehhanismid Lihaste funktsioone reguleerivad mitmesugused kärped kesknärvisüsteemi (KNS) osakonnad, mis määravad suuresti nende mitmekülgse tegevuse olemuse

(liikumise faasid, tooniline pinge jne). Retseptorid Motoorne aparaat tekitab motoorse analüsaatori aferentseid kiude, mis moodustavad 30-50% seljaajusse suunduvate segatud (aferentsete-eferentsete) närvide kiududest. Lihaste kokkutõmbumine Põhjustab impulsse, mis on lihastunde allikaks - kinesteesia.

Ergastuse ülekandmine närvikiust lihasesse toimub läbi neuromuskulaarne ristmik(joon. 2.5), mis koosneb kahest vahega eraldatud membraanist - presünaptilisest (närvilise päritoluga) ja postsünaptilisest (lihase päritolu). Närviimpulssiga kokkupuutel vabanevad atsetüülkoliini kogused, mis põhjustab elektrilise potentsiaali ilmnemist, mis võib lihaskiudu ergutada. Närviimpulsi kiirus sünapsi kaudu on tuhandeid kordi väiksem kui närvikius. See juhib ergastust ainult lihase suunas. Tavaliselt võib imetajate neuromuskulaarsest sünapsist läbida kuni 150 impulssi sekundis. Väsimuse (või patoloogia) korral väheneb neuromuskulaarsete otste liikuvus, impulsside olemus võib muutuda.

Lihaste kokkutõmbumise keemia ja energia. Lihase kokkutõmbumine ja pinge toimub tänu energiale, mis vabaneb selle sisenemisel toimuvate keemiliste transformatsioonide käigus.

närviimpulsi lihas või sellele otsene ärritus. Keemilised muutused lihastes kulgevad nii hapniku juuresolekul(aeroobsetes tingimustes) ja tema äraolekul(anaeroobsetes tingimustes).

Adenosiintrifosforhappe (ATP) lõhustamine ja taassüntees. Lihaste kokkutõmbumise peamine energiaallikas on ATP (seda leidub rakumembraanis, retikulumis ja müosiini filamentides) lagunemine adenosiindifosforhappeks (ADP) ja fosforhapeteks. Samal ajal vabaneb igast ATP grammi molekulist 10 000 kalorit:

ATP \u003d ADP + HzPO4 + 10 000 cal.

Edasiste transformatsioonide käigus defosforüülitakse ADP adenüülhappeks. ATP lagunemine stimuleerib valgu ensüümi aktomüosiini (adenosiintrifosfataasi). Puhkeseisundis ei ole see aktiivne, aktiveerub lihaskiudude erutumisel. ATP omakorda toimib müosiini filamentidele, suurendades nende venitatavust. Aktomüosiini aktiivsus suureneb Ca ioonide mõjul, mis paiknevad puhkeolekus sarkoplasmaatilises retikulumis.

ATP varud lihastes on tühised ja nende aktiivsena hoidmiseks on vajalik pidev ATP resüntees. See tekib energia tõttu, mis saadakse kreatiinfosfaadi (CrF) lagunemisel kreatiiniks (Cr) ja fosforhappeks (anaeroobne faas). Ensüümide abil kantakse CRF-ist pärit fosfaatrühm kiiresti (tuhandiksekundi jooksul) ADP-sse. Samal ajal vabaneb iga CRF-i mooli kohta 46 kJ:

Seega viimane protsess, mis tagab kogu lihase energiakulu, on oksüdatsiooniprotsess. Samal ajal on lihase pikaajaline aktiivsus võimalik ainult siis, kui see on piisavalt hapnikuga varustatud, kuna anaeroobsetes tingimustes väheneb järk-järgult energiat eraldavate ainete sisaldus. Lisaks akumuleerub piimhape, reaktsiooni nihe happelisele poolele häirib ensümaatilisi reaktsioone ning võib põhjustada ainevahetuse pärssimist ja disorganiseerumist ning lihaste töövõime langust. Sarnased tingimused tekivad inimkehas maksimaalse, submaksimaalse ja suure intensiivsusega (võimsusega) töötades, näiteks lühikeste ja keskmiste distantside jooksmisel. Tekkinud hüpoksia (hapnikupuuduse) tõttu ei taastu ATP täielikult, tekib nn hapnikuvõlg ja koguneb piimhape.

Aeroobne ATP resüntees(sünonüümid: oksüdatiivne fosforüülimine, kudede hingamine) - 20 korda tõhusam kui anaeroobne energia tootmine. Anaeroobse tegevuse ja pikaajalise töö käigus kogunenud piimhappe osa oksüdeerub süsihappegaasiks ja veeks (1/4-1/6 osa sellest), saadud energiat kasutatakse ülejäänud piimhappe osade taastamiseks glükoosiks. ja glükogeeni, tagades samal ajal ATP ja KrF resünteesi. Oksüdatiivsete protsesside energiat kasutatakse ka lihasele selle otseseks tegevuseks vajalike süsivesikute taassünteesiks.

Üldiselt annavad süsivesikud kõige rohkem energiat lihaste tööks. Näiteks glükoosi aeroobsel oksüdatsioonil tekib 38 ATP molekuli (võrdluseks: süsivesikute anaeroobsel lagunemisel tekib ainult 2 ATP molekuli).

Aeroobse raja kasutuselevõtu aeg ATP moodustumine on 3-4 minutit (treenitud - kuni 1 minut), maksimaalne võimsus on 350-450 cal / min / kg, maksimaalse võimsuse säilitamise aeg on kümneid minuteid. Kui puhkeolekus on aeroobse ATP resünteesi kiirus madal, siis füüsilise koormuse ajal muutub selle võimsus maksimaalseks ja samal ajal võib aeroobne rada töötada tundide kaupa. See on ka väga ökonoomne: selle protsessi käigus lagundatakse algained sügavalt lõpptoodeteks CO2 ja NaO. Lisaks on ATP resünteesi aeroobne rada substraatide kasutamisel mitmekülgne: kõik organismi orgaanilised ained (aminohapped, valgud, süsivesikud, rasvhapped, ketoonkehad jne) oksüdeeritakse.

Kuid ATP resünteesi aeroobsel meetodil on ka puudusi: 1) see nõuab hapniku tarbimist, mille lihaskoesse viivad hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemid, mis on loomulikult seotud nende pingega; 2) mitokondriaalsete membraanide seisundit ja omadusi mõjutavad tegurid häirivad ATP moodustumist; 3) aeroobse ATP moodustumise kasutuselevõtt on ajaliselt pikk ja väikese võimsusega.

Enamikul spordialadel teostatavat lihaste aktiivsust ei saa ATP taassünteesi aeroobne protsess täielikult tagada ja keha on sunnitud lisaks kasutama ATP moodustumise anaeroobseid meetodeid, millel on lühem kasutuselevõtuaeg ja suurem protsessi maksimaalne võimsus ( st suurim ATP kogus, "moodustub ajaühikus) - 1 mol ATP-d vastab 7,3 cal ehk 40 J (1 cal == 4,19 J).

Tulles tagasi energiatootmise anaeroobsete protsesside juurde, tuleks selgitada, et need kulgevad vähemalt kahte tüüpi reaktsioonidena: 1. Kreatiinfosfokinaas - kui CrF-i lõhustatakse, kantakse fosforirühmad ADP-sse, sünteesides samal ajal ATP-d. Kuid kreatiinfosfaadi varud lihastes on väikesed ja see põhjustab seda tüüpi reaktsiooni kiire (2-4 sekundi jooksul) väljasuremise. 2. Glükolüütiline(glükolüüs) - areneb aeglasemalt, 2-3 minuti jooksul intensiivsest tööst. Glükolüüs algab lihaste glükogeenivarude ja vere glükoosisisalduse fosforüülimisega. Selle protsessi energiast piisab mitmeminutiliseks raskeks tööks. Selles etapis lõpeb glükogeeni fosforüülimise esimene etapp ja toimub ettevalmistus oksüdatiivseks protsessiks. Seejärel tuleb glükolüütilise reaktsiooni teine ​​etapp - dehüdrogeenimine ja kolmas - ADP redutseerimine ATP-ks. Glükolüütiline reaktsioon lõppeb kahe piimhappemolekuli moodustumisega, mille järel arenevad hingamisprotsessid (3-5 minuti tööga), kui anaeroobsete reaktsioonide käigus tekkinud piimhape (laktaat) hakkab oksüdeerima.

Biokeemilised näitajad ATP resünteesi kreatiinfosfaadi anaeroobse raja hindamiseks on kreatiniini koefitsient ja alakt- (piimhappeta) hapnikuvõlg. Kreatiniini suhe- on kreatiniini eritumine uriiniga päevas 1 kg kehakaalu kohta. Meestel on kreatiniini eritumine vahemikus 18-32 mg / päevas x kg ja naistel - 10-25 mg / päevas x kg. Kreatiinfosfaadi sisalduse ja selles sisalduva kreatiniini moodustumise vahel on sirgjooneline sõltuvus. Seetõttu saab kreatiniini koefitsienti kasutades hinnata selle ATP resünteesi raja potentsiaali.

Piimhappe kuhjumisest tingitud biokeemilised muutused organismis glükolüüsi tulemusena. Kui puhkeolekus enne emakakaela aktiivsuse algust laktaadi kontsentratsioon veres on 1-2 mmol / l, siis pärast intensiivseid, lühikesi koormusi 2-3 minuti jooksul võib see väärtus ulatuda 18-20 mmol / l-ni. Teine piimhappe kuhjumist veres kajastav näitaja on vereanalüüs(pH): rahuolekus 7,36, pärast treeningut langetage 7,0-ni või rohkem. Laktaadi kogunemine veres määrab selle leeliseline reserv - kõigi vere puhversüsteemide leeliselised komponendid.

Intensiivse lihastegevuse lõppemisega kaasneb hapnikutarbimise vähenemine – algul järsult, seejärel sujuvamalt. Sellega seoses eraldage kaks hapnikuvõla komponenti: kiire (laktaat) ja aeglane (laktaat). laktaat - see on hapniku kogus, mis pärast töö lõppu kasutatakse piimhappe eemaldamiseks: väiksem osa oksüdeeritakse J-bO-ks ja COa-ks, suur osa muudetakse glükogeeniks. See muundumine kulutab märkimisväärses koguses ATP-d, mis moodustub aeroobselt hapniku toimel, mis on laktaadivõlg. Laktaadi metabolism toimub maksa ja müokardi rakkudes.

Tehtud töö täielikuks tagamiseks vajalikku hapniku kogust nimetatakse hapnikuvajadus. Näiteks 400 m jooksus on hapnikutarve ligikaudu 27 liitrit. Maailmarekordi tasemel distantsi läbimiseks kulub umbes 40 sekundit. Uuringud on näidanud, et selle aja jooksul neelab sportlane 3-4 liitrit 02. Seetõttu on 24 liitrit hapniku koguvõlg(umbes 90% hapnikuvajadusest), mis pärast võistlust elimineeritakse.

100 m jooksus võib hapnikuvõlg ulatuda kuni 96%-ni soovist. 800 m jooksus väheneb anaeroobsete reaktsioonide osakaal veidi - kuni 77%, 10 000 m jooksus - kuni 10%, s.o. valdav osa energiast saadakse hingamisteede (aeroobsete) reaktsioonide kaudu.

lihaste lõdvestamise mehhanism. Niipea, kui närviimpulsid lakkavad lihaskiududesse sisenemast, lähevad Ca2 ioonid nn kaltsiumipumba mõjul ATP energia toimel sarkoplasmaatilise retikulumi tsisternidesse ja nende kontsentratsioon sarkoplasmas väheneb. algtase. See põhjustab muutusi troponiini konformatsioonis, mis, fikseerides tropomüosiini teatud aktiini filamentide piirkonnas, muudab võimatuks ristsildade moodustumise paksude ja õhukeste filamentide vahel. Tänu elastsusjõududele, mis tekivad lihaste kokkutõmbumisel lihaskiudu ümbritsevates kollageenniitides, naaseb see lõdvestuna algsesse olekusse. Seega viiakse lihaste lõdvestamise või lõõgastumise protsess, samuti lihaste kokkutõmbumise protsess läbi ATP hüdrolüüsi energiat kasutades.

Lihastegevuse käigus toimuvad lihastes vaheldumisi kontraktsiooni- ja lõdvestumisprotsessid ning seetõttu sõltuvad lihaste kiirus-tugevusomadused võrdselt nii lihaste kokkutõmbumiskiirusest kui ka lihaste lõdvestumisvõimest.

Silelihaskiudude lühikirjeldus. Silelihaskiududes müofibrillid puuduvad. Sarkolemmaga on ühendatud õhukesed filamendid (aktiin), lihasrakkude sees asuvad jämedad filamendid (müosiin). Silelihaskiududes pole ka Ca ioonidega paake. Närviimpulsi toimel sisenevad Ca ioonid rakuvälisest vedelikust aeglaselt sarkoplasmasse ja väljuvad aeglaselt ka pärast närviimpulsside tulemise lakkamist. Seetõttu tõmbuvad silelihaskiud aeglaselt kokku ja lõdvestuvad aeglaselt.

Üldine ülevaade luustikust inimese lihaseid. Pagasiruumi lihased(joonis 2.6 ja 2.7) hõlmavad rindkere, selja ja kõhu lihaseid. Rindkere lihased osalevad ülemiste jäsemete liigutustes ning pakuvad ka vabatahtlikke ja tahtmatuid hingamisliigutusi. Rindkere hingamislihaseid nimetatakse välisteks ja sisemisteks roietevahelisteks lihasteks. Diafragma kuulub ka hingamislihaste hulka. Selja lihased koosnevad pindmistest ja sügavatest lihastest. Pindmine annab ülajäsemete, pea ja kaela mõningase liikumise. Sügavad ("pagasiruumi alaldid") on kinnitatud selgroolülide ogajätkete külge ja venivad piki selgroogu. Seljalihased on seotud keha vertikaalse asendi hoidmisega, tugeva pingega (kontraktsiooniga) põhjustab keha paindumist. Kõhulihased säilitavad survet kõhuõõnes (kõhupressi), osalevad mõningates kehaliigutustes (keha ettepainutamine, kalded ja pöörded külgedele), hingamisprotsessis.

Pea ja kaela lihased pea ja kaela jäljendamine, närimine ja liigutamine. Miimikalihased on kinnitatud ühe otsaga luu külge, teine ​​- näonaha külge, mõned võivad alata ja lõppeda nahas. Miimikalihased tagavad näonaha liigutused, peegeldavad inimese erinevaid vaimseid seisundeid, saadavad kõnet ja on suhtlemisel olulised. Närimislihased kontraktsiooni ajal põhjustavad alalõua liikumist ettepoole ja külgedele. Pea liigutustes osalevad kaela lihased. Tagumine lihaste rühm, sealhulgas pea tagaosa lihased, koos toonilise (sõnast "toonus") kontraktsiooniga hoiab pead püstises asendis.

Riis. 2.6. Keha eesmise poole lihased (Sylvanovitši järgi):

1 - ajalihas, 2 - närimislihas, 3 - sternocleidomastoid lihas, 4 - pectoralis major, 5 - keskmine skaala lihas, b - kõhu välimine kaldus lihas, 7 - reie keskmine lai lihas, 8 - reie külgmine lai lihas, 9 - rectus femoris, 10 - sartorius, 11 - õrn lihas 12 - kõhu sisemine kaldus lihas, 13 - kõhu sirglihas, 14 - biitseps Õlg, 15 ~ välised roietevahelised lihased, 16 - suu ringlihas, 17 - silma ringlihas, 18 - otsmikulihas

Ülemiste jäsemete lihased pakkuda õlavöötme, õla, küünarvarre liikumist ning panna käsi ja sõrmed liikuma. Peamised antagonistlihased on õla biitseps (painutaja) ja triitseps (sirutajalihas). Ülajäseme ja eelkõige käe liigutused on äärmiselt mitmekesised. See on tingitud asjaolust, et käsi toimib inimese tööorganina.

Riis. 2.7. Kere tagumise poole lihased (Sylvanovitši järgi):

1 - rombikujuline lihas, 2 - keha alaldaja, 3 - tuharalihase sügavad lihased, 4 - biitseps femoris, 5 - säärelihas, 6 - Achilleuse kõõlus, 7 - tuharalihas, 8 - selja laius lihas, 9 - deltalihas, 10 - trapetslihas

Alajäsemete lihased pakkuda puusa, sääre ja labajala liikumist. Reielihastel on oluline roll keha vertikaalse asendi hoidmisel, kuid inimesel on need rohkem arenenud kui teistel selgroogsetel. Säärt liigutavad lihased asuvad reiel (näiteks nelipealihas, mille ülesandeks on sääre sirutamine põlveliigeses; selle lihase antagonist on reieluu biitseps). Jalga ja varbaid juhivad lihased, mis asuvad säärel ja jalal. Varvaste painutamine toimub talla lihaste kokkutõmbumisel ja pikendamine - sääre ja labajala esipinna lihastega. Paljud reie-, sääre- ja labajalalihased on seotud inimkeha püstises asendis hoidmisega.

Lihasaktiivsus - kokkutõmbumine ja lõdvestumine toimub ATP hüdrolüüsi ajal vabaneva energia kohustusliku kasutamisega ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + energia puhkeolekus, ATP kontsentratsioon lihastes on umbes 5 mmol / l ja 1 mmol ATP-d vastab füsioloogilistes tingimustes ligikaudu 12 cal või 50 J (1 cal = 4,18 J)

Täiskasvanu lihasmass moodustab umbes 40% kehakaalust. Lihaseid kasvatavad sportlased suudavad saavutada 60% või rohkem oma kehakaalust lihasmassi. Täiskasvanu lihased puhkeolekus tarbivad umbes 10% kogu kehasse sisenevast hapnikust. Intensiivse töö korral võib lihaste hapnikutarbimine suureneda kuni 90% kogu tarbitavast hapnikust.

Aeroobse ATP resünteesi energiaallikateks on süsivesikud, rasvad ja aminohapped, mille lagunemise lõpetab Krebsi tsükkel. Krebsi tsükkel on katabolismi viimane etapp, mille käigus atsetüülkoensüüm A oksüdeeritakse CO2-ks ja H20-ks. Selle protsessi käigus eemaldatakse hapetest (isotsitr-, a-ketoglutaar-, merevaik- ja õunhape) 4 paari vesinikuaatomeid ning seetõttu tekib atsetüülkoensüümi A ühe molekuli oksüdeerumisel 12 ATP molekuli.

ATP RESÜNTEESI ANEAEROOBLISED TEED ATP resünteesi anaeroobsed rajad (kreatiinfosfaat, glükolüütiline) on täiendavad ATP moodustumise viisid nendel juhtudel, kui peamine ATP saamise viis - aeroobne - ei suuda tagada lihaste aktiivsust vajaliku energiahulgaga. See juhtub mis tahes töö esimestel minutitel, kui kudede hingamine pole veel täielikult lahti rullunud, samuti suure võimsusega füüsiliste koormuste sooritamisel.

ATP resünteesi glükolüütiline rada See resünteesi rada, nagu kreatiinfosfaat, kuulub ATP moodustumise anaeroobsete radade hulka. ATP resünteesiks vajalikuks energiaallikaks on sel juhul lihasglükogeen, mille kontsentratsioon sarkoplasmas varieerub vahemikus 0,2-3%. Glükogeeni anaeroobsel lagunemisel selle molekulist ensüümi fosforülaasi toimel lõhustatakse glükoosi terminaalsed jäägid vaheldumisi glükoos-1-fosfaadi kujul. Lisaks muudetakse glükoos-1-fosfaadi molekulid läbi järjestikuste etappide (neid on ainult 10) piimhappeks (laktaadiks).

Adenülaatkinaasi (müokinaasi) reaktsioon Adenülaatkinaasi (või müokinaasi) reaktsioon tekib lihasrakkudes, kui ADP akumuleerub neis olulisel määral, mida tavaliselt täheldatakse väsimuse tekkimisel. Adenülaatkinaasi reaktsiooni kiirendab ensüüm adenülaatkinaas (müokinaas), mis asub müotsüütide sarkoplasmas. Selle reaktsiooni käigus kannab üks ADP molekul oma fosfaatrühma teisele ADP-le, mille tulemusena moodustuvad ATP ja AMP: ADP + ADP ATP + AMP

Töötage maksimaalse võimsusega tsoonis. Jätkake s. Nendes tingimustes on ATP peamine allikas kreatiinfosfaat. Alles töö lõpus asendatakse kreatiinfosfaadi reaktsioon glükolüüsiga. Maksimaalse jõu tsoonis sooritatavatest füüsilistest harjutustest on näiteks sprint, kaugushüpped ja kõrgushüpped, mõned võimlemisharjutused, kangi tõstmine

Töö submaksimaalse võimsuse tsoonis Kestus kuni 5 min. ATP resünteesi juhtiv mehhanism on glükolüütiline. Töö alguses, kuni glükolüüs on saavutanud maksimumkiiruse, on ATP moodustumine tingitud kreatiinfosfaadist ja töö lõpus hakkab glükolüüs asenduma kudede hingamisega. Tööd submaksimaalse võimsuse tsoonis iseloomustab suurim hapnikuvõlg - kuni 20 liitrit. Selle jõutsooni harjutuste näideteks on keskmaajooks, sprindiujumine, rajarattasõit ja sprindiuisutamine.

Töö suure võimsusega tsoonis Kestus kuni 30 min. Tööd selles tsoonis iseloomustab ligikaudu sama glükolüüsi ja kudede hingamise panus. ATP resünteesi kreatiinfosfaadi rada toimib alles päris töö alguses ja seetõttu on selle osatähtsus kogu selle töö energiavarustuses väike. Selle jõutsooni harjutusteks on näiteks 5000 m uisutamine, murdmaasuusatamine, kesk- ja pikamaaujumine.

Töötamine mõõduka võimsusega tsoonis Jätkub üle 30 minuti. Lihastegevuse energiavarustus toimub peamiselt aeroobsel teel. Sellise jõu töö näiteks on maratonijooks, kergejõustikkross, võidusõidukõnd, maanteerattasõit, pikamaa suusatamine.

Kasulik teave Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) on energia põhiühikuks džaul (J) ja võimsusühikuks vatt (W). 1 džaul (J) = 0,24 kalorit (cal). 1 kilodžaul (kJ) = 1000 J. 1 kalorit (cal) \u003d 4,184 J. 1 kilokalor (kcal) \u003d 1000 cal = 4184 J. 1 vatt (W) 1 - 003 d \u003 \u000 s -1, 1 kilovatt (kW) \u003d 1000 W. 1 kg-m-s "1 \u003d 9,8 W. 1 hobujõud (hj) \u003d 735 vatti. ATP resünteesiradade võimsuse väljendamiseks J / min-kg on vaja selle kriteeriumi väärtus cal / min-kg korrutada 4,18-ga ja võimsuse väärtuse saamiseks W / kg - korrutada 0,07-ga.

KOOSlihaskiudude struktuur ja kontraktsioon.

Lihaste kokkutõmbumine elussüsteemis on mehaaniline keemiline protsess. Kaasaegne teadus peab seda bioloogilise liikuvuse kõige täiuslikumaks vormiks. Bioloogilised objektid “arendasid” lihaskiudude kokkutõmbumist kui ruumis liikumise viisi (mis avardas oluliselt nende eluvõimalusi).

Lihaste kokkutõmbumisele eelneb pingefaas, mis on keemilise energia otsese ja hea kasuteguriga (30-50%) mehaaniliseks energiaks muundamisel tehtud töö tulemus. Potentsiaalse energia kogunemine pingefaasis viib lihase võimaliku, kuid veel realiseerimata kontraktsiooni seisundisse.

Loomadel ja inimestel on (ja inimesed usuvad, et neid on juba hästi uuritud) kaks peamist tüüpi lihaseid: triibuline ja sile. vöötlihased või luudele kinnitunud skelett (v.a. südamelihase vöötkiud, mis koostiselt erinevad skeletilihastest). Sujuv lihaseid toetavad siseorganite ja naha kudesid ning moodustavad veresoonte seinte, aga ka soolte lihaseid.

Spordi biokeemias õpivad nad skeletilihased, "spetsiaalselt vastutav" sporditulemuste eest.

Lihas (kui makroobjekti juurde kuuluv makromoodustis) koosneb indiviidist lihaskiud(mikromoodustised). Lihases on neid vastavalt tuhandeid, lihaspingutus on lahutamatu väärtus, mis võtab kokku paljude üksikute kiudude kokkutõmbed. Lihaskiude on kolme tüüpi: valge kiiresti kahanev , vahepealne Ja punane aeglaselt kahaneb. Kiutüübid erinevad oma energiavarustuse mehhanismi poolest ja neid juhivad erinevad motoorsed neuronid. Lihastüübid erinevad kiutüüpide suhte poolest.

Eraldi lihaskiud – filamentne rakuvaba moodustis – sümplast. Sümplast "ei näe välja nagu rakk": sellel on tugevalt piklik kuju pikkusega 0,1–2–3 cm, sartoriuse lihases kuni 12 cm ja paksusega 0,01–0,2 mm. Sümplast on ümbritsetud kestaga - sarkolemma mille pinnale sobivad mitme motoorsete närvide otsad. Sarcolemma on kahekihiline lipoproteiini membraan (paksus 10 nm), mis on tugevdatud kollageenikiudude võrguga. Pärast kokkutõmbumist lõõgastudes tagastavad nad sümplasti algse kuju (joonis 4).

Riis. 4. Eraldage lihaskiud.

Sarcolemma-membraani välispinnal säilib elektrimembraani potentsiaal alati, isegi puhkeolekus on see 90-100 mV. Potentsiaali olemasolu on lihaskiudude (nagu autoaku) haldamise vajalik tingimus. Potentsiaal tekib tänu aktiivsele (see tähendab energiakuluga - ATP) ainete ülekandele läbi membraani ja selle selektiivsele läbilaskvusele (põhimõtte järgi - "lasen sisse või välja, keda tahan"). Seetõttu kogunevad mõned ioonid ja molekulid sümplasti sees suuremas kontsentratsioonis kui väljaspool.

Sarkolemma läbib hästi K + ioone - need kogunevad sees ja Na + ioonid eemaldatakse väljast. Sellest lähtuvalt on Na + ioonide kontsentratsioon rakkudevahelises vedelikus suurem kui K + ioonide kontsentratsioon sümplastis. PH nihe happepoolele (näiteks piimhappe moodustumise ajal) suurendab sarkolemma läbilaskvust makromolekulaarsetele ainetele (rasvhapped, valgud, polüsahhariidid), mis tavaliselt seda ei läbi. Madala molekulmassiga ained (glükoos, piim- ja püroviinamarihape, ketoonkehad, aminohapped, lühikesed peptiidid) läbivad membraani kergesti (hajutuvad).

Sümplasti sisemine sisu on sarkoplasma- see on kolloidne valgu struktuur (konsistentsilt meenutab želee). Hõljuvas olekus sisaldab see glükogeeni lisandeid, rasvatilku, sellesse on "manustatud" erinevad subtsellulaarsed osakesed: tuumad, mitokondrid, müofibrillid, ribosoomid ja teised.

Kontraktiivne "mehhanism" sümplasti sees - müofibrillid. Need on õhukesed (Ø 1–2 mikronit) lihaskiud, pikad - peaaegu võrdsed lihaskiu pikkusega. On kindlaks tehtud, et treenimata lihaste sümplastides ei paikne müofibrillid korrapäraselt, piki sümplasti, vaid leviku ja kõrvalekalletega, samas kui treenitud lihaste puhul on müofibrillid orienteeritud piki pikitelge ja rühmitatud kimpudeks nagu köites. (Tehis- ja sünteetiliste kiudude ketramisel ei paikne polümeeri makromolekulid algselt rangelt piki kiudu ja nagu sportlasi treenitakse neid korduva tagasikerimise teel kangekaelselt – õigesti orienteeritud – piki kiudude telge: vaata pikki töötubasid aadressil ZIV ja Himvolokno).

Valgusmikroskoobis võib täheldada, et müofibrillid on tõepoolest "ristitriibulised". Nad vahelduvad heledad ja tumedad alad - kettad. Tumedad veljed A (anisotroopsed) valgud sisaldavad rohkem kui kergeid kettaid I (isotroopne). Membraanidega läbitavad kerged kettad Z (telofragmad) ja müofibrillide pindala kahe vahel Z - nimetatakse membraanideks sarkomeer. Müofibrill koosneb 1000–1200 sarkomeerist (joonis 5).

Lihaskiu kokkutõmbumine tervikuna koosneb üksikutest kontraktsioonidest sarkomeerid. Kumbki eraldi kokku tõmbudes loovad sarkomeerid kõik koos tervikliku jõu ja teevad lihaste vähendamiseks mehaanilist tööd.

Sarkomeeri pikkus varieerub 1,8 µm rahuolekus kuni 1,5 µm mõõduka kontraktsiooni korral ja kuni 1 µm täieliku kontraktsiooni korral. Sarkomeeride kettad, tumedad ja heledad, sisaldavad protofibrille (müofilamente) - valgu filamentseid struktuure. Neid on kahte tüüpi: paksud (Ø - 11 - 14 nm, pikkus - 1500 nm) ja õhukesed (Ø - 4 - 6 nm, pikkus - 1000 nm).

Riis. 5. Müofibrillide graafik.

kerged kettad ( I ) koosnevad ainult õhukestest protofibrillidest ja tumedatest ketastest ( A ) - kahte tüüpi protofibrillidest: õhukesed, membraaniga kokku kinnitatud ja paksud, koondunud eraldi tsooni ( H ).

Sarkomeeri kontraktsiooni korral on tumeda ketta pikkus ( A ) ei muutu, samas kui valgusketta pikkus ( I ) väheneb, kui õhukesed protofibrillid (heledad kettad) liiguvad paksude (tumedate kettade) vahedesse. Protofibrillide pinnal on spetsiaalsed väljakasvud - adhesioonid (umbes 3 nm paksused). "Tööasendis" moodustavad nad haardumise (ristsildadega) protofibrillide paksude ja õhukeste filamentide vahel (joonis 6). Kui vähendada Z -membraanid toetuvad paksude protofibrillide otste vastu ja õhukesed protofibrillid võivad isegi paksude ümber mähkida. Ülekontraktsiooni käigus mähitakse sarkomeeri keskel olevate õhukeste filamentide otsad ja jämedate protofibrillide otsad kortsutatakse.

Riis. 6. Aktiini ja müosiini vaheline piikide teke.

Lihaskiud varustatakse energiaga läbi sarkoplasmaatiline retikulum(ta on ka sarkoplasmaatiline retikulum) - piki- ja põikisuunaliste tuubulite, membraanide, mullide, sektsioonide süsteemid.

Sarkoplasmaatilises retikulumis kulgevad erinevad biokeemilised protsessid organiseeritult ja kontrollitult, võrgustik katab kõik koos ja iga müofibrill eraldi. Retikulum sisaldab ribosoome, nad teostavad valkude sünteesi ja mitokondrid - "raku energiajaamad" (vastavalt kooliõpiku määratlusele). Tegelikult mitokondrid on ehitatud müofibrillide vahele, mis loob optimaalsed tingimused lihaste kontraktsiooniprotsessi energiavarustuseks. On kindlaks tehtud, et treenitud lihastes on mitokondrite arv suurem kui samades treenimata lihastes.

Lihaste keemiline koostis.

vesi koos jätab 70-80% lihasmassist.

Oravad. Valgud moodustavad 17–21% lihasmassist: ligikaudu 40% lihasvalkudest on koondunud müofibrillides, 30% sarkoplasmas, 14% mitokondrites, 15% sarkolemmas, ülejäänud tuumades ja teistes rakuorganellides.

Lihaskude sisaldab ensüüme müogeensed valgud rühmad, müoalbumiin- säilitusvalk (selle sisaldus vanusega järk-järgult väheneb), punane valk müoglobiin- kromoproteiin (seda nimetatakse lihaste hemoglobiiniks, see seob hapnikku rohkem kui vere hemoglobiin), samuti globuliinid, müofibrillaarsed valgud. Rohkem kui pooled müofibrillaarsetest valkudest on müosiin, umbes veerand aktiin, ülejäänud - tropomüosiin, troponiin, α- ja β-aktiniinid, ensüümid kreatiinfosfokinaas, deaminaas ja teised. Lihaskoes on tuumaenergiaoravad- nukleoproteiinid, mitokondriaalsed valgud. Valkudes strooma, lihaskoe punumine, - põhiosa - kollageen Ja elastiini sarkolemmad, aga ka müostromiinid (seotud Z - membraanid).

sisselahustuvad lämmastikuühendid. Inimese skeletilihased sisaldavad erinevaid vees lahustuvaid lämmastikuühendeid: ATP 0,25 kuni 0,4% kreatiinfosfaat (CrF)- 0,4 kuni 1% (treeningu ajal suureneb selle kogus), nende lagunemissaadused - ADP, AMP, kreatiin. Lisaks sisaldavad lihased dipeptiidi karnosiin, umbes 0,1 - 0,3%, mis on seotud lihaste jõudluse taastamisega väsimuse ajal; karnitiin, vastutab rasvhapete ülekandumise eest läbi rakumembraanide; aminohapped ja nende hulgas domineerib glutamiinhape (kas see ei seleta naatriumglutamaadi kasutamist, lugege maitseainete koostist, et anda toidule lihamaitset); puriini alused, uurea ja ammoniaak. Skeletilihased sisaldavad samuti umbes 1,5% fosfatiidid, osaleb kudede hingamises.

Lämmastikuvaba ühendused. Lihased sisaldavad süsivesikuid, glükogeeni ja selle ainevahetusprodukte, aga ka rasvu, kolesterooli, ketoonkehasid ja mineraalsooli. Sõltuvalt toitumisest ja treenituse astmest varieerub glükogeeni kogus 0,2-3%, samas kui treening suurendab vaba glükogeeni massi. Lihastesse kogunevad varurasvad vastupidavustreeningu käigus. Valkudega seotud rasvu on ligikaudu 1% ja lihaskiudude membraanid võivad sisaldada kuni 0,2% kolesterooli.

Mineraalid. Lihaskoe mineraalained moodustavad ligikaudu 1-1,5% lihase massist, need on peamiselt kaaliumi-, naatrium-, kaltsium-, magneesiumisoolad. Lihaste kokkutõmbumise ajal toimuvates biokeemilistes protsessides mängivad olulist rolli mineraalioonid nagu K +, Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, HP0 4 ~ (neid sisalduvad "spordi" toidulisandites ja mineraalvees).

Lihasvalkude biokeemia.

Peamine kontraktiilne valk lihastes müosiin viitab fibrillaarsetele valkudele (molekulmass on umbes 470 000). Müosiini oluline omadus on võime moodustada komplekse ATP ja ADP molekulidega (mis võimaldab teil ATP-st energiat "ära võtta") ja valguga - aktiiniga (mis võimaldab kontraktsiooni hoida).

Müosiini molekulil on negatiivne laeng ja see interakteerub spetsiifiliselt Ca ++ ja Mg ++ ioonidega. Müosiin kiirendab Ca ++ ioonide juuresolekul ATP hüdrolüüsi ja avaldab seega ensümaatilist toimet. Adenosiintrifosfaadi aktiivsus:

müosiin-ATP+H2O → müosiin + ADP + H3PO4 + töö(energia 40 kJ/mol)

Müosiini valk moodustub kahest identsest pikast polüpeptiid-α-ahelast, mis on keerdunud nagu topeltheeliksiks, joonis 7. Proteolüütiliste ensüümide toimel laguneb müosiini molekul kaheks osaks. Üks selle osadest on võimeline seonduma adhesioonide kaudu aktiiniga, moodustades aktomüosiini. See osa vastutab adenosiintrifosfataasi aktiivsuse eest, mis sõltub söötme pH-st, optimaalne on pH 6,0-9,5, samuti KCl kontsentratsioon. Aktomüosiini kompleks laguneb ATP juuresolekul, kuid on stabiilne vaba ATP puudumisel. Müosiini molekuli teine ​​osa koosneb samuti kahest keerdunud heeliksist, mis elektrostaatilise laengu tõttu seovad müosiini molekulid protofibrillideks.

Riis. 7. Aktomüosiini struktuur.

Teine suurem kontraktiilne valk aktiin(joonis 7). See võib esineda kolmel kujul: monomeerne (kerakujuline), dimeerne (kerakujuline) ja polümeerne (fibrillaarne). Monomeerne globulaarne aktiin, kui selle polüpeptiidahelad on tihedalt pakitud kompaktsesse sfäärilisse struktuuri, on seotud ATP-ga. ATP lõhenemine, aktiini monomeerid - A, moodustavad dimeere, sealhulgas ADP: A - ADP - A. Polümeerne fibrillaarne aktiin on dimeeridest koosnev kaksikheeliks, joon. 7.

Kerakujuline aktiin muundub K + , Mg ++ ioonide juuresolekul fibrillaarseks aktiiniks ja eluslihastes domineerib fibrillaarne aktiin.

Müofibrillid sisaldavad märkimisväärses koguses valku tropomüosiin, mis koosneb kahest - α-spiraalsest polüpeptiidahelast. Puhkelihastes moodustab see kompleksi aktiiniga ja blokeerib selle aktiivsed keskused, kuna aktiin on võimeline seonduma Ca ++ ioonidega ja need eemaldavad selle blokaadi.

Molekulaarsel tasandil interakteeruvad sarkomeeri paksud ja õhukesed protofibrillid elektrostaatiliselt, kuna neil on spetsiaalsed alad - väljakasvud ja eendid, kus laeng tekib. A-ketta piirkonnas on paksud protofibrillid ehitatud pikisuunas orienteeritud müosiini molekulide kimbust, õhukesed protofibrillid paiknevad radiaalselt paksude ümber, moodustades mitmetuumalise kaabliga sarnase struktuuri. Paksude protofibrillide keskses M-ribas on müosiini molekulid ühendatud nende "sabade" ja nende väljaulatuvate "peade" abil - väljakasvud on suunatud eri suundades ja asuvad piki korrapäraseid spiraaljooni. Tegelikult on nende vastas fibrillaarse aktiini spiraalides, üksteisest teatud kaugusel, väljaulatuvad ka monomeersed aktiinigloobulid. Igal esitlusel on aktiivne keskus, mille tõttu on võimalik adhesioonide teke müosiiniga. Sarkomeeride Z-membraanid (nagu vahelduvad pjedestaalid) kinnitavad õhukesed protofibrillid kokku.

Kontraktsiooni ja lõõgastumise biokeemia.

Lihases kontraktsiooni ajal toimuvad tsüklilised biokeemilised reaktsioonid tagavad korduva "peade" vaheliste adhesioonide tekke ja hävimise - paksude protofibrillide müosiini molekulide väljakasvud ja eendid - õhukeste protofibrillide aktiivsed keskused. Töö adhesioonide moodustamisel ja aktiini filamendi edendamisel mööda müosiinfilamenti nõuab nii täpset kontrolli kui ka märkimisväärset energiakulu. Tegelikkuses moodustub kiudude kokkutõmbumise hetkel igas aktiivses keskuses - äärises - umbes 300 adhesiooni minutis.

Nagu me varem märkisime, saab ainult ATP energiat otseselt muuta lihaste kokkutõmbumise mehaaniliseks tööks. Müosiini ensümaatilise tsentri poolt hüdrolüüsitud ATP moodustab kompleksi kogu müosiini valguga. Energiaga küllastunud ATP-müosiini kompleksis muudab müosiin oma struktuuri ja koos sellega väliseid “mõõtmeid” ning teeb sel viisil mehaanilist tööd müosiini filamendi väljakasvu lühendamiseks.

Puhkelihases on müosiin endiselt seotud ATP-ga, kuid Mg ++ ioonide kaudu ilma ATP hüdrolüütilise lõhustamiseta. Müosiini ja aktiini adhesioonide teket puhkeolekus takistab tropomüosiini kompleks troponiiniga, mis blokeerib aktiini aktiivsed keskused. Blokaad säilib ja ATP ei jagune, kui Ca ++ ioonid on seotud. Kui närviimpulss jõuab lihaskiudu, siis see vabaneb impulsi saatja- neurohormoon atsetüülkoliin. Na + ioonidega neutraliseeritakse sarkolemma sisepinna negatiivne laeng ja toimub selle depolarisatsioon. Sel juhul vabanevad Ca ++ ioonid ja seostuvad troponiiniga. Troponiin omakorda kaotab oma laengu, mistõttu vabanevad aktiivsed keskused - aktiini filamentide eendid ning aktiini ja müosiini vahele tekivad adhesioonid (kuna õhukeste ja paksude protofibrillide elektrostaatiline tõrjumine on juba eemaldatud). Nüüd suhtleb ATP Ca ++ juuresolekul müosiini ensümaatilise aktiivsuse keskusega ja lõheneb ning muundatud kompleksi energiat kasutatakse adhesioonide vähendamiseks. Ülalkirjeldatud molekulaarsete sündmuste ahel sarnaneb elektrivooluga, mis laadib mikrokondensaatorit, selle elektrienergia muudetakse kohapeal koheselt mehaaniliseks tööks ja uuesti on vaja laadida (kui on soov edasi liikuda).

Pärast adhesiooni purunemist ATP ei jagune, vaid moodustab taas müosiiniga ensüümi-substraadi kompleksi:

M–A + ATP -----> M – ATP + A või

M-ADP-A + ATP ----> M-ATP + A + ADP

Kui sel hetkel saabub uus närviimpulss, siis korduvad “laadimisreaktsioonid”, kui järgmist impulssi ei saabu, siis lihas lõdvestub. Lõõgastumise ajal kokkutõmbunud lihase tagasipöördumine algsesse olekusse on tagatud lihasstrooma valkude elastsusjõududega. Esitades tänapäevaseid lihaskontraktsiooni hüpoteese, viitavad teadlased, et kokkutõmbumise hetkel libisevad aktiini filamendid mööda müosiinfilamente ning nende lühenemine on võimalik ka kontraktiilsete valkude ruumilise struktuuri muutuste tõttu (heeliksi kuju muutused).

Puhkeseisundis on ATP-l plastifitseeriv toime: müosiiniga kombineerides takistab see selle adhesioonide teket aktiiniga. Lihaste kokkutõmbumise ajal lõhenedes annab ATP energiat adhesiooni lühenemise protsessiks, samuti "kaltsiumipumba" tööks - Ca ++ ioonide varustamiseks. ATP lõhenemine lihastes toimub väga suure kiirusega: kuni 10 mikromooli 1 g lihase kohta minutis. Kuna ATP koguvarud lihases on väikesed (neist võib piisata vaid 0,5-1 sek maksimaalse võimsusega tööks), siis normaalse lihase aktiivsuse tagamiseks tuleb ATP-d taastada samas tempos, kui seda lõheneb.