Štruktúra, fyziológia a biochémia svalov. Biochémia svalovej aktivity Biochémia svalovej aktivity a tréningu

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Úvod

1. Kostrové svaly, svalové bielkoviny a biochemické procesy vo svaloch

2. Biochemické zmeny v organizme bojových športovcov

4. Problém regenerácie v športe

5. Charakteristiky metabolických stavov u človeka pri svalovej činnosti

6. Biochemická kontrola v bojových umeniach

Záver

Bibliografia

Úvod

Úloha biochémie v modernej športovej praxi stále narastá. Bez znalosti biochémie svalovej činnosti, mechanizmov regulácie metabolizmu pri výkone cvičenie nie je možné efektívne riadiť tréningový proces a jeho ďalšiu racionalizáciu. Znalosť biochémie je potrebná na posúdenie úrovne trénovanosti športovca, na identifikáciu preťaženia a preťaženia, pre správnu organizáciu stravy. Jednou z najdôležitejších úloh biochémie je nájsť účinné spôsoby riadenia metabolizmu na základe hlbokých znalostí chemických premien, keďže stav metabolizmu určuje normu a patológiu. Povaha a rýchlosť metabolických procesov určujú rast a vývoj živého organizmu, jeho schopnosť odolávať vonkajším vplyvom, aktívne sa prispôsobovať novým podmienkam existencie.

Štúdium adaptačných zmien v metabolizme vám umožňuje lepšie pochopiť vlastnosti adaptácie tela na fyzickú záťaž a nájsť účinné prostriedky a metódy na zvýšenie fyzickej výkonnosti.

V bojových umeniach bol problém telesnej prípravy vždy považovaný za jeden z najdôležitejších, určujúci úroveň športových úspechov.

Zvyčajný prístup k definovaniu tréningových metód je založený na empirických vzorcoch, ktoré formálne popisujú fenomény atletického tréningu.

Správne fyzické vlastnosti však nemôžu existovať samy osebe. Objavujú sa v dôsledku ovládania centrálneho nervového systému svalmi, ktoré sa sťahujú, míňajú metabolickú energiu.

Teoretický prístup vyžaduje zostavenie modelu tela športovca s prihliadnutím na úspechy svetovej biológie športu. Na riadenie adaptačných procesov v určitých bunkách orgánov ľudského tela je potrebné poznať usporiadanie orgánu, mechanizmy jeho fungovania a faktory, ktoré zabezpečujú cieľové smerovanie adaptačných procesov.

1. Kostrové svaly, svalové bielkoviny a biochemické procesy vo svaloch

Kostrové svaly obsahujú veľké množstvo látok nebielkovinovej povahy, ktoré po vyzrážaní bielkovín ľahko prechádzajú z rozdrvených svalov do vodného roztoku. ATP je priamym zdrojom energie nielen pre rôzne fyziologické funkcie (svalové kontrakcie, nervová činnosť, prenos nervových vzruchov, procesy sekrécie atď.), ale aj pre plastické procesy prebiehajúce v tele (stavba a obnova tkanivových bielkovín, biologické syntézy ). Medzi týmito dvoma aspektmi životnej činnosti - energetickým zásobovaním fyziologických funkcií a energetickým zásobovaním plastických procesov - existuje neustála konkurencia. Je mimoriadne ťažké poskytnúť určité štandardné normy pre biochemické zmeny, ktoré sa vyskytujú v tele športovca pri vykonávaní jedného alebo druhého športu. Aj pri vykonávaní jednotlivých cvičení v čistej forme (atletika, korčuľovanie, lyžovanie) sa priebeh metabolických procesov môže u rôznych športovcov výrazne líšiť v závislosti od druhu ich nervovej činnosti, vplyvov prostredia a pod. Kostrový sval obsahuje 75- 80 % vody a 20 až 25 % pevných látok. 85 % sušiny sú proteíny; zvyšných 15 % tvoria rôzne extrakčné látky obsahujúce dusík a bez dusíka, zlúčeniny fosforu, lipoidy a minerálne soli. svalové bielkoviny. Sarkoplazmatické bielkoviny tvoria až 30 % všetkých svalových bielkovín.

Proteíny svalových vlákien tvoria asi 40% všetkých svalových bielkovín. Medzi proteíny svalových fibríl patria predovšetkým dva najdôležitejšie proteíny – myozín a aktín. Myozín je proteín globulínového typu s molekulovou hmotnosťou asi 420 000. Obsahuje veľa kyseliny glutámovej, lyzínu a leucínu. Okrem toho spolu s ostatnými aminokyselinami obsahuje cysteín, a preto má voľné skupiny – SH. Myozín sa nachádza vo svalových fibrilách v hrubých vláknach „A disku“ a nie náhodne, ale striktne usporiadaným spôsobom. Molekuly myozínu majú vláknitú (fibrilárnu) štruktúru. Podľa Huxleyho je ich dĺžka asi 1500 A, hrúbka asi 20 A. Na jednom konci majú zahustenie (40 A). Tieto konce jeho molekúl sú nasmerované v oboch smeroch od „M zóny“ a tvoria kyjovité zhrubnutia výbežkov hrubých filamentov. Myozín je najdôležitejšou zložkou kontraktilného komplexu a súčasne má enzymatickú (adenozíntrifosfatázovú) aktivitu, ktorá katalyzuje rozklad kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP) na ADP a ortofosfát. Aktín má oveľa nižšiu molekulovú hmotnosť ako myozín (75 000) a môže existovať v dvoch formách – globulárnych (G-aktín) a fibrilárnych (F – aktín), schopných vzájomnej premeny. Molekuly prvej majú zaoblený tvar; molekuly druhého, ktorým je polymér (kombinácia niekoľkých molekúl) G-aktínu, sú vláknité. G-aktín má nízku viskozitu, F-aktín - vysokú. Prechod z jednej formy aktínu na druhú je uľahčený mnohými iónmi, najmä K + "Mg ++. Počas svalovej aktivity prechádza G-aktín na F-aktín. Ten sa ľahko kombinuje s myozínom a vytvára komplex nazývaný aktomyozín, ktorý je kontraktilným substrátom svalu, schopným vykonávať mechanickú prácu. Vo svalových fibrilách sa aktín nachádza v tenkých vláknach „J disku“, ktoré siahajú do hornej a dolnej tretiny „A disku“, kde je aktín spojený s myozínom prostredníctvom kontaktov medzi procesmi tenkých a hrubých filamentov. Okrem myozínu a aktínu boli v zložení myofibríl nájdené aj niektoré ďalšie proteíny, najmä vo vode rozpustný proteín tropomyozín, ktorý je obzvlášť hojný v hladkých svaloch a vo svaloch embryí. Fibrily obsahujú aj ďalšie vo vode rozpustné proteíny s enzymatickou aktivitou“ (deamináza kyseliny adenylovej a pod.). Mitochondriálne a ribozómové proteíny sú hlavne enzýmové proteíny. Najmä mitochondrie obsahujú enzýmy aeróbnej oxidácie a respiračnej fosforylácie a ribozómy obsahujú rRNA viazanú na proteín. Proteíny jadier svalových vlákien sú nukleoproteíny obsahujúce vo svojich molekulách deoxyribonukleové kyseliny.

Proteíny strómy svalových vlákien, ktoré tvoria asi 20 % všetkých svalových bielkovín. Zo stromálnych proteínov vymenovaných A.Ya. Danilevského myostromíny, sarkolema a očividne „Z disky“ boli vytvorené, spájajúce tenké aktínové vlákna so sarkolemou. Je možné, že myostromíny sú spolu s aktínom obsiahnuté v tenkých vláknach „J diskov“. ATP je priamym zdrojom energie nielen pre rôzne fyziologické funkcie (svalové kontrakcie, nervová činnosť, prenos nervových vzruchov, procesy sekrécie atď.), ale aj pre plastické procesy prebiehajúce v tele (stavba a obnova tkanivových bielkovín, biologické syntézy ). Medzi týmito dvoma aspektmi životnej činnosti - energetickým zásobovaním fyziologických funkcií a energetickým zásobovaním plastických procesov - existuje neustála konkurencia. Zvýšenie špecifickej funkčnej aktivity je vždy sprevádzané zvýšením spotreby ATP a následne znížením možnosti jeho využitia na biologické syntézy. Ako viete, v tkanivách tela vrátane svalov sa ich bielkoviny neustále aktualizujú, avšak procesy štiepenia a syntézy sú prísne vyvážené a úroveň obsahu bielkovín zostáva konštantná. Pri svalovej činnosti je obnova bielkovín brzdená a čím viac, tým viac klesá obsah ATP vo svaloch. Následne pri cvičeniach maximálnej a submaximálnej intenzity, kedy resyntéza ATP prebieha prevažne anaeróbne a najmenej úplne, bude obnova bielkovín inhibovaná výraznejšie ako pri práci strednej a strednej intenzity, kedy prevládajú energeticky vysoko účinné procesy respiračnej fosforylácie. Inhibícia obnovy proteínov je dôsledkom nedostatku ATP, ktorý je potrebný tak pre proces štiepenia, ako aj (najmä) pre proces ich syntézy. Preto pri intenzívnej svalovej aktivite dochádza k narušeniu rovnováhy medzi rozkladom a syntézou bielkovín, pričom prvé prevažuje nad tými druhými. O niečo klesá obsah bielkovín vo svale a zvyšuje sa obsah polypeptidov a látok nebielkovinovej povahy obsahujúcich dusík. Niektoré z týchto látok, ako aj niektoré nízkomolekulárne bielkoviny odchádzajú zo svalov do krvi, kde sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje obsah bielkovinového a nebielkovinového dusíka. V tomto prípade je možný aj výskyt bielkovín v moči. Všetky tieto zmeny sú obzvlášť výrazné pri silových cvičeniach s vysokou intenzitou. Pri intenzívnej svalovej aktivite sa zvyšuje aj tvorba amoniaku v dôsledku deaminácie časti kyseliny adenozínmonofosforečnej, ktorá sa nestihne resyntetizovať na ATP, a tiež v dôsledku eliminácie amoniaku z glutamínu, ktorá je zvýšená vplyvom zvýšeného obsahu anorganických fosfátov vo svaloch, ktoré aktivujú enzým glutaminázu. Zvyšuje sa obsah amoniaku vo svaloch a krvi. Eliminácia vzniknutého amoniaku môže prebiehať najmä dvomi spôsobmi: väzbou amoniaku kyselinou glutámovou za vzniku glutamínu alebo tvorbou močoviny. Oba tieto procesy však vyžadujú účasť ATP a preto (v dôsledku poklesu jeho obsahu) pociťujú ťažkosti pri intenzívnej svalovej činnosti. Pri svalovej aktivite strednej a strednej intenzity, keď dochádza k resyntéze ATP v dôsledku respiračnej fosforylácie, sa výrazne zvyšuje eliminácia amoniaku. Znižuje sa jeho obsah v krvi a tkanivách, zvyšuje sa tvorba glutamínu a močoviny. V dôsledku nedostatku ATP počas svalovej aktivity maximálnej a submaximálnej intenzity je sťažený aj rad ďalších biologických syntéz. Najmä syntéza acetylcholínu v motorických nervových zakončeniach, čo negatívne ovplyvňuje prenos nervového vzruchu do svalov.

2. Biochemické zmeny v tele bojových športovcov

Energetické nároky tela (pracujúcich svalov) sa uspokojujú, ako viete, dvoma hlavnými spôsobmi - anaeróbnym a aeróbnym. Pomer týchto dvoch spôsobov výroby energie nie je pri rôznych cvičeniach rovnaký. Pri vykonávaní akéhokoľvek cvičenia prakticky pôsobia všetky tri energetické systémy: anaeróbne fosfagénne (alaktát) a kyselina mliečna (glykolytické) a aeróbne (kyslíkové, oxidačné) „Zóny“ sa ich pôsobenie čiastočne prekrýva. Preto je ťažké určiť „čistý“ príspevok každého z energetických systémov, najmä ak sa pracuje s relatívne krátkym maximálnym trvaním. spojené do párov, fosfagénne s kyselinou mliečnou, kyselina mliečna s kyslíkom. Je označený prvý systém, ktorého energetický príspevok je väčší. V súlade s pomerným zaťažením anaeróbneho a aeróbneho energetického systému možno všetky cvičenia rozdeliť na anaeróbne a aeróbne. Prvá - s prevahou anaeróbnej, druhá - aeróbna zložka tvorby energie.Poprednou kvalitou pri vykonávaní anaeróbnych cvičení je sila (rýchlostno-silové schopnosti), pri vykonávaní aeróbnych cvičení - vytrvalosť. Pomer rôznych systémov výroby energie do značnej miery určuje charakter a stupeň zmien v činnosti rôznych fyziologických systémov, ktoré zabezpečujú vykonávanie rôznych cvičení.

Existujú tri skupiny anaeróbnych cvičení: - maximálny anaeróbny výkon (anaeróbny výkon); - o maximálnej anaeróbnej sile; - submaximálny anaeróbny výkon (anaeróbno-aeróbny výkon). Cvičenia maximálneho anaeróbneho výkonu (anaeróbneho výkonu) sú cvičenia s takmer výlučne anaeróbnym spôsobom zásobovania pracujúcich svalov energiou: anaeróbna zložka na celkovej produkcii energie je od 90 do 100 %. Zabezpečuje ho najmä fosfagénny energetický systém (ATP + CP) s určitou účasťou mliečneho (glykolytického) systému. Rekordná maximálna anaeróbna sila vyvinutá vynikajúcimi športovcami počas šprintu dosahuje 120 kcal/min. Možné maximálne trvanie takýchto cvičení je niekoľko sekúnd. K posilňovaniu aktivity vegetatívnych systémov dochádza postupne v procese práce. Vzhľadom na krátke trvanie anaeróbnych cvičení počas ich vykonávania nestihnú funkcie krvného obehu a dýchania dosiahnuť možné maximum. Pri maximálnej anaeróbnej záťaži športovec buď vôbec nedýcha, alebo stihne absolvovať len niekoľko dýchacích cyklov. V súlade s tým "priemerná" pľúcna ventilácia nepresahuje 20-30% maxima. Tepová frekvencia stúpa už pred štartom (až na 140-150 bpm) a počas cvičenia ďalej rastie, pričom najvyššiu hodnotu dosahuje hneď po skončení - 80-90% maxima (160-180 bpm).

Keďže energetickým základom týchto cvičení sú anaeróbne procesy, posilňovanie činnosti kardio-respiračného (prenos kyslíka) nemá pre zásobovanie energiou samotného cvičenia prakticky žiadny význam. Koncentrácia laktátu v krvi sa počas práce veľmi mierne mení, hoci v pracujúcich svaloch môže dosiahnuť 10 mmol/kg a na konci práce aj viac. Koncentrácia laktátu v krvi sa ešte niekoľko minút po ukončení práce zvyšuje a je maximálne 5-8 mmol/l. Pred vykonaním anaeróbneho cvičenia koncentrácia glukózy v krvi mierne stúpa. Pred a v dôsledku ich implementácie sa koncentrácia katecholamínov (adrenalínu a norepinefrínu) a rastového hormónu v krvi veľmi výrazne zvyšuje, ale koncentrácia inzulínu mierne klesá; koncentrácie glukagónu a kortizolu sa výrazne nemenia. Popredné fyziologické systémy a mechanizmy určujúce športový výsledok v týchto cvičeniach sú centrálna nervová regulácia svalovej činnosti (koordinácia pohybov s prejavom veľkej svalovej sily), funkčné vlastnosti nervovosvalového aparátu (rýchlosť-sila), kapacita a sila fosfagénneho energetického systému pracujúcich svalov.

Cvičenia blízke maximálnej anaeróbnej sile (zmiešaná anaeróbna sila) sú cvičenia s prevažne anaeróbnym prísunom energie do pracujúcich svalov. Anaeróbna zložka v celkovej produkcii energie je 75-85% - čiastočne vďaka fosfagénnym a v najväčšej miere vďaka mliečnym (glykolytickým) energetickým systémom. Možné maximálne trvanie takýchto cvičení pre vynikajúcich športovcov sa pohybuje od 20 do 50 s. Pre zásobovanie energiou týchto cvičení už zohráva istú energetickú úlohu výrazné zvýšenie aktivity transportného systému kyslíka a to čím väčšie, tým dlhšie cvičenie.

Počas cvičenia sa rapídne zvyšuje pľúcna ventilácia, takže na konci cvičenia v trvaní cca 1 min môže dosiahnuť 50 – 60 % maximálnej pracovnej ventilácie u tohto športovca (60 – 80 l/min). Koncentrácia laktátu v krvi po výkone je veľmi vysoká - u kvalifikovaných športovcov až 15 mmol/l. Hromadenie laktátu v krvi je spojené s veľmi vysokou rýchlosťou jeho tvorby v pracujúcich svaloch (v dôsledku intenzívnej anaeróbnej glykolýzy). Koncentrácia glukózy v krvi je v porovnaní s pokojovými podmienkami mierne zvýšená (do 100-120 mg%). Hormonálne zmeny v krvi sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú pri cvičení maximálnej anaeróbnej sily.

Vedúce fyziologické systémy a mechanizmy určujúce športový výsledok pri cvičeniach blízko maximálnej anaeróbnej sily sú rovnaké ako pri cvičeniach predchádzajúcej skupiny a navyše sila mliečneho (glykolytického) energetického systému pracujúcich svalov. . Cvičenia submaximálnej anaeróbnej sily (anaeróbno-aeróbna sila) sú cvičenia s prevahou anaeróbnej zložky energetického zásobovania pracujúcich svalov. V celkovej tvorbe energie organizmu dosahuje 60-70% a zabezpečuje ju najmä mliečny (glykolytický) energetický systém. V zásobovaní energiou týchto cvičení má významný podiel kyslík (oxidačný, aeróbny) energetický systém. Možné maximálne trvanie súťažných cvičení pre vynikajúcich športovcov je od 1 do 2 minút. Sila a maximálne trvanie týchto cvičení sú také, že v procese ich implementácie sú ukazovatele výkonnosti. Systém transportu kyslíka (HR, srdcový výdaj, ĽK, spotreba O2) sa môže blížiť maximálnym hodnotám pre daného športovca alebo ich dokonca dosiahnuť. Čím dlhšie je cvičenie, tým vyššie sú tieto ukazovatele v cieli a tým väčší je podiel produkcie aeróbnej energie počas cvičenia. Po týchto cvičeniach sa v pracujúcich svaloch a krvi zaznamená veľmi vysoká koncentrácia laktátu - až 20-25 mmol / l. Tréningová a súťažná činnosť jednotlivcov v boji teda prebieha približne pri maximálnom zaťažení svalov športovcov. Energetické procesy prebiehajúce v tele sa zároveň vyznačujú tým, že v dôsledku krátkeho trvania anaeróbnych cvičení počas ich vykonávania, funkcie krvného obehu a dýchania nestihnú dosiahnuť možné maximum. Pri maximálnej anaeróbnej záťaži športovec buď vôbec nedýcha, alebo stihne absolvovať len niekoľko dýchacích cyklov. V súlade s tým "priemerná" pľúcna ventilácia nepresahuje 20-30% maxima.

Človek vykonáva fyzické cvičenia a míňa energiu pomocou neuromuskulárneho aparátu. Nervovosvalový aparát je súbor motorických jednotiek. Každá MU obsahuje motorický neurón, axón a súbor svalových vlákien. Počet MU zostáva u ľudí nezmenený. Množstvo MV vo svale je možné a môže sa počas tréningu meniť, maximálne však o 5%. Preto tento rastový faktor funkčnosti svalov nemá praktický význam. Vo vnútri MV sa vyskytuje hyperplázia (zvýšenie počtu prvkov) mnohých organel: myofibrily, mitochondrie, sarkoplazmatické retikulum (SPR), glykogénové globule, myoglobín, ribozómy, DNA atď. Mení sa aj počet kapilár slúžiacich MV. Myofibrila je špecializovaná organela svalového vlákna (bunky). Má približne rovnaký prierez u všetkých zvierat. Pozostáva zo sarkomér zapojených do série, z ktorých každá obsahuje aktínové a myozínové vlákna. Medzi aktínovými a myozínovými vláknami sa môžu vytvárať mostíky a výdajom energie uloženej v ATP sa môžu mostíky otáčať, t.j. kontrakcia myofibríl, kontrakcia svalových vlákien, kontrakcia svalov. Mostíky sa tvoria v prítomnosti vápenatých iónov a molekúl ATP v sarkoplazme. Zvýšenie počtu myofibríl vo svalovom vlákne vedie k zvýšeniu jeho sily, rýchlosti kontrakcie a veľkosti. Spolu s rastom myofibríl dochádza aj k rastu iných organel slúžiacich myofibrilám, napríklad sarkoplazmatického retikula. Sarkoplazmatické retikulum je sieť vnútorných membrán, ktoré tvoria vezikuly, tubuly a cisterny. V MW tvorí SPR cisterny a v týchto cisternách sa hromadia ióny vápnika (Ca). Predpokladá sa, že enzýmy glykolýzy sú pripojené k membránam SPR, preto, keď sa zastaví prístup kyslíka, kanály výrazne napučiavajú. Tento jav je spojený s akumuláciou vodíkových iónov (H), ktoré spôsobujú čiastočnú deštrukciu (denaturáciu) proteínových štruktúr, pridávanie vody k radikálom proteínových molekúl. Pre mechanizmus svalovej kontrakcie má zásadný význam rýchlosť odčerpávania Ca zo sarkoplazmy, pretože to zabezpečuje proces svalovej relaxácie. Sodíkové, draselné a vápnikové pumpy sú zabudované do membrán SPR, preto sa dá predpokladať, že zväčšenie povrchu membrán SPR v porovnaní s hmotou myofibríl by malo viesť k zvýšeniu rýchlosti relaxácie MF.

Preto zvýšenie maximálnej rýchlosti alebo rýchlosti svalovej relaxácie (časový interval od konca elektrickej aktivácie svalu po pokles mechanického napätia v ňom na nulu) by malo naznačovať relatívne zvýšenie membrán SPR. Udržanie maximálnej rýchlosti je zabezpečené rezervami v MV ATP, CRF, hmotou myofibrilárnych mitochondrií, hmotou sarkoplazmatických mitochondrií, hmotou glykolytických enzýmov a tlmivou kapacitou obsahu svalového vlákna a krvi.

Všetky tieto faktory ovplyvňujú proces energetického zásobovania svalovej kontrakcie, avšak schopnosť udržať maximálnu rýchlosť by mala závisieť najmä od mitochondrií SBP. Zvyšovaním množstva oxidačného MF, alebo inými slovami aeróbnej kapacity svalu, sa zvyšuje trvanie cvičenia s maximálnym výkonom. Je to spôsobené tým, že udržiavanie koncentrácie CrF počas glykolýzy vedie k okysleniu MF, inhibícii procesov spotreby ATP v dôsledku konkurencie H iónov s iónmi Ca v aktívnych centrách myozínových hláv. Preto proces udržiavania koncentrácie CRF s prevahou aeróbnych procesov vo svale postupuje s vykonávaním cvičenia stále efektívnejšie. Je tiež dôležité, aby mitochondrie aktívne absorbovali vodíkové ióny, preto sa pri vykonávaní krátkodobých obmedzujúcich cvičení (10–30 s) ich úloha viac redukuje na tlmenie okyslenia buniek. Adaptácia na svalovú prácu sa teda uskutočňuje prostredníctvom práce bunky každého športovca na základe energetického metabolizmu v procese bunkového života. Základom tohto procesu je spotreba ATP pri interakcii vodíkových a vápenatých iónov.

Zvýšenie zábavnosti bojov zabezpečuje výrazné zvýšenie aktivity vedenia boja so súčasným zvýšením počtu vykonaných technických akcií. S ohľadom na to skutočne nastáva problém súvisiaci s tým, že pri zvýšenej intenzite vedenia súťažného súboja na pozadí postupujúcej fyzickej únavy dôjde k dočasnej automatizácii motoriky športovca.

V športovej praxi sa to zvyčajne prejavuje v druhej polovici súťažného duelu konaného s vysokou intenzitou. V tomto prípade (najmä ak športovec nemá veľmi vysokú úroveň špeciálnej vytrvalosti) sú zaznamenané významné zmeny pH krvi (pod 7,0 jednotiek), čo naznačuje mimoriadne nepriaznivú reakciu športovca na prácu takej intenzity. Je známe, že napríklad stabilné porušenie rytmickej štruktúry motoriky zápasníka pri vykonávaní hodu ohybom začína úrovňou fyzickej únavy pri hodnotách pH krvi pod 7,2 arb. Jednotky

V tomto ohľade existujú dva možné spôsoby, ako zvýšiť stabilitu prejavu motorických schopností bojových umelcov: a) zvýšiť úroveň špeciálnej vytrvalosti do takej miery, aby mohli bojovať s akoukoľvek intenzitou bez výraznej fyzickej únavy (reakcia na zaťaženie by nemalo viesť k acidotickým posunom pod hodnoty pH rovné 7,2 konvenčných jednotiek); b) zabezpečiť stabilný prejav motoriky v extrémnych extrémnych situáciách fyzická aktivita pri hodnotách pH krvi dosahujúcich až 6,9 arb. Jednotky V prvom smere pomerne veľké množstvo špeciálne štúdie ktorý určil reálne spôsoby a perspektívy riešenia problému nútenej výchovy špeciálnej vytrvalosti športovcov v jednoboji. Pokiaľ ide o druhý problém, zatiaľ nedošlo k žiadnemu skutočnému, prakticky významnému vývoju.

4. Problém regenerácie v športe

Jednou z najdôležitejších podmienok zintenzívnenia tréningového procesu a ďalšieho zlepšovania športovej výkonnosti je plošné a systematické používanie obnovovacích prostriedkov. Racionálne zotavenie má osobitný význam pri limitujúcej a takmer limitujúcej fyzickej a psychickej záťaži – povinných spoločníkov tréningov a súťaží moderných športov. Je zrejmé, že použitie systému regeneračných prostriedkov si vyžaduje jasnú klasifikáciu regeneračných procesov v podmienkach športovej činnosti.

Špecifickosť zotavovacích turnusov, daná charakterom športových aktivít, objemom a intenzitou tréningového a súťažného zaťaženia, všeobecným režimom, určuje konkrétne opatrenia zamerané na obnovu pracovnej kapacity. N. I. Volkov identifikuje tieto typy regenerácie u športovcov: súčasnú (pozorovanie počas práce), urgentnú (po skončení záťaže) a oneskorenú (veľa hodín po ukončení práce), ako aj po chronickom prepätí (tzv. zotavenie zo stresu). Treba poznamenať, že uvedené reakcie sa vykonávajú na pozadí periodickej obnovy v dôsledku spotreby energie v bežnom živote.

Jeho charakter je do značnej miery určený funkčným stavom tela. Jasné pochopenie dynamiky procesov obnovy v podmienkach športových aktivít je nevyhnutné pre organizáciu racionálneho využívania nástrojov obnovy. Funkčné posuny, ktoré vznikajú v procese aktuálnej obnovy, sú teda zamerané na uspokojenie zvýšených energetických požiadaviek organizmu, na kompenzáciu zvýšenej spotreby biologickej energie v procese svalovej činnosti. Pri obnove nákladov na energiu zaujímajú ústredné miesto metabolické premeny.

Pomer energetického výdaja organizmu a jeho obnovy v priebehu práce umožňuje rozdeliť fyzickú záťaž do 3 rozsahov: 1) záťaže, pri ktorých je dostatočná aeróbna podpora práce; 2) záťaže, pri ktorých sa popri aeróbnej práci využívajú aj anaeróbne zdroje energie, ale ešte nebola prekročená hranica zvýšenia prísunu kyslíka do pracujúcich svalov; 3) záťaže, pri ktorých energetické potreby prevyšujú možnosti aktuálnej regenerácie, čo je sprevádzané rýchlo sa rozvíjajúcou únavou. V niektorých športoch je na posúdenie účinnosti rehabilitačných opatrení vhodné analyzovať rôzne ukazovatele nervovosvalového aparátu a použiť psychologické testy. Využitie hĺbkových vyšetrení v praxi práce s prvotriednymi športovcami pomocou širokej škály nástrojov a metód umožňuje vyhodnotiť účinnosť predchádzajúcich rehabilitačných opatrení a určiť taktiku následných. Testovanie zotavenia vyžaduje míľnikové vyšetrenia vykonávané v týždenných alebo mesačných tréningových cykloch. Frekvenciu týchto vyšetrení, metódy výskumu určuje lekár a tréner v závislosti od športu, charakteru záťaže tohto tréningového obdobia, použitých rehabilitačných prostriedkov a individuálnych vlastností športovca.

5 . Vlastnosti metabolických stavov u ľudí počas svalovej aktivity

Stav metabolizmu v ľudskom tele je charakterizovaný veľkým množstvom premenných. V podmienkach intenzívnej svalovej činnosti je najdôležitejším faktorom, od ktorého závisí metabolický stav organizmu, využitie v oblasti energetického metabolizmu. Na kvantitatívne hodnotenie metabolických stavov u ľudí počas svalovej práce sa navrhuje použiť tri typy kritérií: a) výkonové kritériá, ktoré odrážajú rýchlosť premeny energie v aeróbnych a anaeróbnych procesoch; b) kapacitné kritériá charakterizujúce energetické zásoby tela alebo celkové množstvo metabolických zmien, ku ktorým došlo počas práce; c) výkonnostné kritériá, ktoré určujú mieru využitia energie aeróbnych a anaeróbnych procesov pri výkone svalovej práce. Zmeny výkonu a trvania cvičenia ovplyvňujú aeróbny a anaeróbny metabolizmus rôznymi spôsobmi. Takéto ukazovatele výkonu a kapacity aeróbneho procesu, ako je veľkosť pľúcnej ventilácie, úroveň spotreby kyslíka, zásoba kyslíka počas práce, sa systematicky zvyšujú so zvyšujúcou sa dobou cvičenia pri každej zvolenej hodnote výkonu. Tieto hodnoty sa výrazne zvyšujú so zvyšujúcou sa intenzitou práce vo všetkých časových intervaloch cvičenia. Ukazovatele maximálnej akumulácie kyseliny mliečnej v krvi a celkového kyslíkového dlhu, ktoré charakterizujú kapacitu anaeróbnych zdrojov energie, sa pri stredne silových cvičeniach menia málo, ale výrazne sa zvyšujú s predlžovaním trvania práce pri intenzívnejších cvičeniach.

Je zaujímavé, že pri najnižšom výkone pri cvičení, kde obsah kyseliny mliečnej v krvi zostáva na konštantnej úrovni okolo 50-60 mg, je prakticky nemožné zistiť laktátovú frakciu kyslíkového dlhu; nedochádza ani k nadmernému uvoľňovaniu oxidu uhličitého spojeného s deštrukciou krvných bikarbonátov počas akumulácie kyseliny mliečnej. Dá sa predpokladať, že zaznamenaná úroveň akumulácie kyseliny mliečnej v krvi stále neprekračuje prahové hodnoty, nad ktorými je pozorovaná stimulácia oxidačných procesov spojených s elimináciou laktátového kyslíkového dlhu. Rýchlosť aeróbneho metabolizmu po krátkom oneskorení (asi 1 minúta) spojenom s cvičením vykazuje systémové zvýšenie so zvyšujúcim sa časom cvičenia.

Počas tréningového obdobia dochádza k výraznému zvýšeniu anaeróbnych reakcií vedúcich k tvorbe kyseliny mliečnej. Zvýšenie cvičebnej sily je sprevádzané proporcionálnym zvýšením aeróbnych procesov. Zvýšenie intenzity aeróbnych procesov so zvýšením výkonu bolo zistené len pri cvičeniach, ktorých trvanie presiahlo 0,5 minúty. Pri vykonávaní intenzívnych krátkodobých cvičení dochádza k poklesu aeróbneho metabolizmu. Zvýšenie veľkosti celkového kyslíkového dlhu v dôsledku tvorby laktátovej frakcie a objavenia sa nadmerného uvoľňovania oxidu uhličitého sa vyskytuje iba pri cvičeniach, ktorých sila a trvanie sú dostatočné na akumuláciu kyseliny mliečnej nad 50- 60 mg %. Pri vykonávaní cvičení s nízkym výkonom zmeny ukazovateľov aeróbnych a anaeróbnych procesov ukazujú opačný smer, s nárastom výkonu sú zmeny v týchto procesoch nahradené jednosmernými.

V dynamike ukazovateľov rýchlosti spotreby kyslíka a "prebytku" uvoľňovania oxidu uhličitého počas cvičenia je zistený fázový posun, v období zotavenia po ukončení práce dochádza k synchronizácii posunov v týchto ukazovateľoch. Zmeny parametrov spotreby kyslíka a obsahu kyseliny mliečnej v krvi s predĺžením doby zotavenia po vykonaní intenzívnych cvičení sa zreteľne prejavujú fázovými nezrovnalosťami. Problém únavy v biochémii športu je jedným z najťažších a ešte zďaleka nie je vyriešený. V najvšeobecnejšej podobe možno únavu definovať ako stav organizmu, ktorý vzniká v dôsledku dlhotrvajúcej alebo namáhavej činnosti a vyznačuje sa poklesom výkonnosti. Subjektívne to človek vníma ako pocit lokálnej únavy alebo celkovej únavy. Dlhodobé štúdie umožňujú rozdeliť biochemické faktory, ktoré limitujú výkonnosť, do troch navzájom súvisiacich skupín.

V prvom rade ide o biochemické zmeny v centrálnom nervovom systéme, spôsobené tak samotným procesom motorickej excitácie, ako aj proprioceptívnymi impulzmi z periférie. Po druhé, ide o biochemické zmeny v kostrových svaloch a myokarde, spôsobené ich prácou a trofickými zmenami v nervovom systéme. Po tretie, ide o biochemické zmeny vo vnútornom prostredí tela v závislosti od procesov prebiehajúcich vo svaloch a od vplyvu nervového systému. Spoločnými znakmi únavy sú nerovnováha fosfátových makroergov vo svaloch a mozgu, ako aj zníženie aktivity ATPázy a fosforylačného koeficientu vo svaloch. Únava spojená s prácou vysokej intenzity a dlhého trvania má však niektoré špecifické črty. Okrem toho, biochemické zmeny pri únave spôsobené krátkodobou svalovou aktivitou sú charakterizované výrazne väčším gradientom ako pri svalovej aktivite strednej intenzity, ale blízko limitu trvania. Treba zdôrazniť, že prudký pokles sacharidových zásob organizmu, aj keď má veľký význam, nezohráva rozhodujúcu úlohu pri obmedzovaní výkonnosti. Najdôležitejším faktorom limitujúcim výkon je hladina ATP ako vo svaloch samotných, tak aj v centrálnom nervovom systéme.

Zároveň nemožno ignorovať biochemické zmeny v iných orgánoch, najmä v myokarde. Pri intenzívnej krátkodobej práci sa hladina glykogénu a kreatínfosfátu v ňom nemení a zvyšuje sa aktivita oxidačných enzýmov. Pri dlhodobej práci môže dôjsť k zníženiu hladiny glykogénu a kreatínfosfátu a enzymatickej aktivity. To je sprevádzané zmenami na EKG, čo naznačuje dystrofické procesy, najčastejšie v ľavej komore a menej často v predsieňach. Únava je teda charakterizovaná hlbokými biochemickými zmenami ako v centrálnom nervovom systéme, tak aj na periférii, predovšetkým vo svaloch. Stupeň biochemických zmien u nich sa zároveň môže meniť so zvýšením výkonu spôsobeného expozíciou centrálneho nervového systému. Už v roku 1903 písal I.M. o centrálnej nervovej povahe únavy. Sechenov. Odvtedy sa údaje o úlohe centrálnej inhibície v mechanizme únavy neustále dopĺňajú. Prítomnosť difúznej inhibície počas únavy spôsobenej predĺženou svalovou aktivitou je nepochybná. Vyvíja sa v centrálnom nervovom systéme a rozvíja sa v ňom s interakciou centra a periférie s vedúcou úlohou prvého. Únava je dôsledok zmien spôsobených v organizme intenzívnou alebo dlhotrvajúcou činnosťou a ochranná reakcia, ktorá bráni prechodu prekročiť hranicu funkčných a biochemických porúch, ktoré sú pre organizmus nebezpečné a ohrozujú jeho existenciu.

Určitú úlohu v mechanizme únavy zohrávajú aj poruchy metabolizmu bielkovín a nukleových kyselín nervového systému. o dlhý beh alebo plávanie so záťažou, spôsobujúce výraznú únavu, v motorických neurónoch sa pozoruje pokles hladiny RNA, zatiaľ čo pri dlhšej, ale nie únavnej práci sa nemení alebo sa zvyšuje. Keďže chémia a najmä aktivita svalových enzýmov sú regulované trofickými vplyvmi nervového systému, možno predpokladať, že zmeny chemického stavu nervových buniek počas vývoja ochrannej inhibície spôsobenej únavou vedú k zmene trofické odstredivé impulzy, ktoré spôsobujú poruchy v regulácii chémie svalov.

Tieto trofické vplyvy sa zjavne uskutočňujú pohybom biologicky aktívnych látok pozdĺž axoplazmy eferentných vlákien, ako to opísal P. Weiss. Konkrétne bola z periférnych nervov izolovaná proteínová látka, ktorá je špecifickým inhibítorom hexokinázy, podobne ako inhibítor tohto enzýmu vylučovaného prednou hypofýzou. Únava sa teda vyvíja interakciou centrálnych a periférnych mechanizmov s vedúcim a integrujúcim významom prvých. Je spojená tak so zmenami v nervových bunkách, ako aj s reflexnými a humorálnymi vplyvmi z periférie. Biochemické zmeny pri únave môžu byť generalizovaného charakteru, sprevádzané celkovými zmenami vnútorného prostredia organizmu a poruchami regulácie a koordinácie rôznych fyziologických funkcií (pri dlhšej fyzickej námahe, zapojenie výraznej svalovej hmoty). Tieto zmeny môžu mať aj lokálnejší charakter, nie sú sprevádzané výraznými všeobecnými zmenami, ale sú obmedzené len na pracujúce svaly a im zodpovedajúce skupiny nervových buniek a centier (pri krátkodobej práci maximálnej intenzity alebo dlhodobej práci obmedzeného počtu svalov).

Únava (a najmä pocit únavy) je ochranná reakcia, ktorá chráni organizmus pred nadmernými stupňami funkčného vyčerpania, ktoré sú život ohrozujúce. Zároveň trénuje fyziologické a biochemické kompenzačné mechanizmy, vytvárajúce predpoklady pre regeneračné procesy a ďalšie zvyšovanie funkčnosti a výkonnosti organizmu. Počas odpočinku po svalovej práci sa normálne pomery biologických zlúčenín obnovia vo svaloch aj v tele ako celku. Ak pri svalovej práci dominujú katabolické procesy potrebné na zásobovanie energiou, tak v pokoji prevládajú procesy anabolizmu. Anabolické procesy potrebujú energiu vo forme ATP, takže najvýraznejšie zmeny sa vyskytujú v oblasti energetického metabolizmu, pretože ATP sa počas odpočinku neustále míňa, a preto je potrebné obnoviť zásoby ATP. Anabolické procesy počas obdobia odpočinku sú spôsobené katabolickými procesmi, ktoré sa vyskytli počas práce. Počas pokoja sa resyntetizuje ATP, kreatínfosfát, glykogén, fosfolipidy, svalové bielkoviny, vodná a elektrolytová rovnováha tela sa vráti do normálu a obnovia sa zničené bunkové štruktúry. V závislosti od všeobecného smeru biochemických zmien v tele a času potrebného na separačné procesy sa rozlišujú dva typy procesov obnovy - urgentné a ľavé zotavenie. Núdzové zotavenie trvá 30 až 90 minút po práci. V období urgentnej obnovy sú eliminované anaeróbne produkty rozpadu nahromadené počas práce, predovšetkým kyselina mliečna a kyslíkový dlh. Po skončení práce je spotreba kyslíka v porovnaní so stavom pokoja naďalej zvýšená. Táto nadmerná spotreba kyslíka sa nazýva kyslíkový dlh. Kyslíkový dlh je vždy väčší ako kyslíkový deficit a čím vyššia je intenzita a trvanie práce, tým je tento rozdiel väčší.

Počas pokoja sa zastaví výdaj ATP na svalové kontrakcie a hneď v prvých sekundách sa zvýši obsah ATP v mitochondriách, čo naznačuje prechod mitochondrií do aktívneho stavu. Koncentrácia ATP sa zvyšuje, zvyšuje sa konečná hladina. Zvyšuje sa aj aktivita oxidačných enzýmov. Aktivita glykogén fosforylázy je však výrazne znížená. Kyselina mliečna, ako už vieme, je konečným produktom rozkladu glukózy v anaeróbnych podmienkach. V počiatočnom momente odpočinku, keď pretrváva zvýšená spotreba kyslíka, sa zvyšuje zásobovanie oxidačných systémov svalov kyslíkom. Okrem kyseliny mliečnej sa oxidujú aj ďalšie metabolity nahromadené počas prevádzky: kyselina jantárová, glukóza; a v neskorších fázach obnovy a mastných kyselín. Oneskorené obnovenie trvá dlho po dokončení úlohy. V prvom rade ovplyvňuje procesy syntézy štruktúr využívaných pri svalovej práci, ako aj obnovu iónovej a hormonálnej rovnováhy v tele. Počas obdobia zotavenia dochádza k hromadeniu zásob glykogénu vo svaloch a pečeni; tieto regeneračné procesy nastanú v priebehu 12-48 hodín. Keď sa kyselina mliečna dostane do krvi, vstupuje do pečeňových buniek, kde sa najskôr syntetizuje glukóza a glukóza je priamym stavebným materiálom pre glykogénsyntetázu, ktorá katalyzuje syntézu glykogénu. Proces resyntézy glykogénu má fázový charakter, ktorý je založený na fenoméne superkompenzácie. Superkompenzácia (super-regenerácia) je prebytok energetických zásob počas doby odpočinku na pracovnú úroveň. Superkompenzácia je pominuteľný jav. Znížený po práci sa obsah glykogénu počas odpočinku zvyšuje nielen na počiatočnú, ale aj na vyššiu úroveň. Potom nasleduje pokles na počiatočnú (na pracovnú) úroveň a ešte o niečo nižšie a potom nasleduje vlnovitý návrat na počiatočnú úroveň.

Trvanie superkompenzačnej fázy závisí od dĺžky trvania práce a hĺbky biochemických zmien, ktoré v organizme spôsobuje. Výkonná krátkodobá práca spôsobuje rýchly nástup a rýchle dokončenie fázy superkompenzácie: keď sa obnovia intramuskulárne zásoby glykogénu, fáza superkompenzácie sa zistí po 3-4 hodinách a skončí po 12 hodinách. Po dlhšej práci na miernom výkone nastáva glykogénová superkompenzácia po 12 hodinách a končí v období od 48 do 72 hodín po skončení práce. Zákon superkompenzácie platí pre všetky biologické zlúčeniny a štruktúry, ktoré sú do určitej miery spotrebované alebo narušené počas svalovej činnosti a resyntetizované počas odpočinku. Patria sem: kreatínfosfát, štrukturálne a enzymatické proteíny, fosfolipidy, bunkové organely (mitochondrie, lyzozómy). Po resyntéze energetických zásob organizmu sa výrazne posilnia procesy resyntézy fosfolipidov a bielkovín, najmä po ťažkej silovej práci, ktorá je sprevádzaná ich výrazným odbúravaním. Obnovenie hladiny štrukturálnych a enzymatických proteínov nastáva v priebehu 12-72 hodín. Pri vykonávaní prác spojených so stratou vody by sa počas obdobia zotavenia mali doplniť zásoby vody a minerálnych solí. Jedlo je hlavným zdrojom minerálnych solí.

6 . Biochemická kontrola v bojových umeniach

V procese intenzívnej svalovej činnosti sa vo svaloch tvorí veľké množstvo kyseliny mliečnej a kyseliny pyrohroznovej, ktoré difundujú do krvi a môžu spôsobiť metabolickú acidózu organizmu, ktorá vedie k svalovej únave a je sprevádzaná bolesťami svalov, závratmi, a nevoľnosť. Takéto metabolické zmeny sú spojené s vyčerpaním tlmivých rezerv tela. Keďže stav nárazníkových systémov tela je dôležitý pri prejave vysokej fyzickej výkonnosti, v športovej diagnostike sa používajú ukazovatele BBS. Indikátory KOS, ktoré sú normálne relatívne konštantné, zahŕňajú: - pH krvi (7,35-7,45); - рСО2 - parciálny tlak oxidu uhličitého (Н2СО3 + СО2) v krvi (35 - 45 mm Hg); - 5B - štandardný hydrogénuhličitan z krvnej plazmy HCod, ktorý, keď je krv úplne nasýtená kyslíkom, je 22-26 meq / l; - BB - pufrovacie základy plnej krvi alebo plazmy (43 - 53 meq / l) - indikátor kapacity celého pufrovacieho systému krvi alebo plazmy; - L/86 - normálne pufrovacie základy plnej krvi pri fyziologických hodnotách pH a CO2 alveolárneho vzduchu; - BE - prebytok zásad alebo alkalická rezerva (od - 2,4 do +2,3 meq / l) - indikátor prebytku alebo nedostatku pufra. Indikátory CBS odrážajú nielen zmeny v tlmivom systéme krvi, ale aj stav dýchacieho a vylučovacieho systému tela. Stav acidobázickej rovnováhy (KOR) v tele je charakterizovaný stálosťou pH krvi (7,34-7,36).

Bola stanovená inverzná korelácia medzi dynamikou obsahu laktátu v krvi a zmenami pH krvi. Zmenou ukazovateľov CBS počas svalovej aktivity je možné kontrolovať reakciu tela na fyzickú aktivitu a rast kondície športovca, keďže jeden z týchto ukazovateľov možno určiť biochemickou kontrolou CBS. Aktívna reakcia moču (pH) je priamo závislá od acidobázického stavu organizmu. Pri metabolickej acidóze sa kyslosť moču zvyšuje na pH 5 a pri metabolickej alkalóze klesá na pH 7. V tabuľke. Obrázok 3 ukazuje smer zmien hodnôt pH moču vo vzťahu k indikátorom acidobázického stavu plazmy. Zápasenie ako šport sa teda vyznačuje vysokou intenzitou svalovej aktivity. V tomto smere je dôležité kontrolovať výmenu kyselín v tele športovca. Najinformatívnejším ukazovateľom CBS je hodnota BE - alkalická rezerva, ktorá sa zvyšuje so zvyšovaním kvalifikácie športovcov, najmä tých, ktorí sa špecializujú na rýchlostno-silové športy.

Záver

Na záver môžeme konštatovať, že tréningové a súťažné aktivity bojových umelcov prebiehajú približne pri maximálnom zaťažení svalov športovcov. Energetické procesy prebiehajúce v tele sa zároveň vyznačujú tým, že v dôsledku krátkeho trvania anaeróbnych cvičení počas ich vykonávania, funkcie krvného obehu a dýchania nestihnú dosiahnuť možné maximum. Pri maximálnej anaeróbnej záťaži športovec buď vôbec nedýcha, alebo stihne absolvovať len niekoľko dýchacích cyklov. V súlade s tým "priemerná" pľúcna ventilácia nepresahuje 20-30% maxima. Únava v súťažných a tréningových aktivitách jednotlivcov v boji nastáva v dôsledku takmer limitného zaťaženia svalov počas celého obdobia boja.

V dôsledku toho stúpa hladina pH v krvi, zhoršuje sa reakcia športovca a jeho odolnosť voči útokom nepriateľa. Na zníženie únavy sa v tréningovom procese odporúča využívať glykolytické anaeróbne záťaže. Stopový proces vytvorený dominantným ohniskom môže byť dosť perzistentný a inertný, čo umožňuje udržať excitáciu aj vtedy, keď je odstránený zdroj podráždenia.

Po skončení svalovej práce nastáva rekonvalescencia alebo po práci menštruácia. Vyznačuje sa stupňom zmeny funkcií tela a časom, ktorý je potrebný na ich obnovenie na pôvodnú úroveň. Štúdium obdobia zotavenia je potrebné na posúdenie závažnosti konkrétnej práce, určenie jej súladu so schopnosťami tela a určenie trvania potrebného odpočinku. Biochemické základy pohybových schopností bojovníkov priamo súvisia s prejavom silových schopností, medzi ktoré patrí dynamická, výbušná a izometrická sila. Adaptácia na svalovú prácu sa uskutočňuje prostredníctvom práce bunky každého športovca na základe energetického metabolizmu v procese bunkového života. Základom tohto procesu je spotreba ATP pri interakcii vodíkových a vápenatých iónov. Bojové umenia ako šport sa vyznačujú vysokou intenzitou svalovej aktivity. V tomto smere je dôležité kontrolovať výmenu kyselín v tele športovca. Najinformatívnejším ukazovateľom CBS je hodnota BE - alkalická rezerva, ktorá sa zvyšuje so zvyšovaním kvalifikácie športovcov, najmä tých, ktorí sa špecializujú na rýchlostno-silové športy.

Bibliografia

1. Volkov N.I. Biochémia svalovej aktivity. - M.: Olympijský šport, 2001.

2. Volkov N.I., Oleinikov V.I. Bioenergetika športu. - M: Soviet Sport, 2011.

3. Maksimov D.V., Seluyanov V.N., Tabakov S.E. Fyzická príprava zápasníkov. - M: Divízia TVT, 2011.

Hostené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Muskuloskeletálny systém cytoplazmy. Štruktúra a chemické zloženie svalového tkaniva. Funkčná biochémia svalov. Bioenergetické procesy pri svalovej činnosti. Biochémia fyzických cvičení. Biochemické zmeny vo svaloch v patológii.

návod, pridané 19.07.2009


Podstata konceptu a hlavné funkcie svalovej činnosti. Fáza obnovy ľudského tela. Indikátory a nástroje obnovy, ktoré urýchľujú proces. Hlavná fyziologická charakteristika rýchlokorčuľovania.

test, pridaný 30.11.2008


Biochemické monitorovanie tréningového procesu. Typy laboratórnej kontroly. Systém zásobovania energiou tela. Vlastnosti výživy športovcov. Spôsoby premeny energie. Stupeň výcviku, hlavné typy adaptácie, ich vlastnosti.

práca, pridané 22.01.2018


Svaly ako orgány ľudského tela pozostávajúce zo svalového tkaniva, ktoré sa môže sťahovať pod vplyvom nervových impulzov, ich klasifikácia a odrody, funkčná úloha. Vlastnosti svalovej práce ľudského tela, dynamické a statické.

prezentácia, pridané 23.04.2013


Hmota kostrového svalstva u dospelého človeka. Aktívna časť pohybového aparátu. Priečne pruhované svalové vlákna. Stavba kostrových svalov, hlavné skupiny a hladké svaly a ich práca. Vekové znaky svalového systému.

kontrolné práce, doplnené 19.02.2009


Biochemické analýzy v klinickej medicíne. Proteíny krvnej plazmy. klinická biochémia chorôb pečene, gastrointestinálneho traktu, porúch hemostázy, anémie a krvných transfúzií, cukrovka s endokrinnými ochoreniami.

návod, pridané 19.07.2009


Charakteristika zdrojov rozvoja srdcového svalového tkaniva, ktoré sa nachádzajú v prekordiálnom mezoderme. Analýza diferenciácie kardiomyocytov. Vlastnosti štruktúry srdcového svalového tkaniva. Podstata procesu regenerácie srdcového svalového tkaniva.

prezentácia, pridané 7.11.2012


Biochemické analýzy v klinickej medicíne. Patochemické mechanizmy univerzálnych patologických javov. Klinická biochémia pri reumatických ochoreniach, ochoreniach dýchacieho systému, obličiek, tráviaceho traktu. Porušenie systému hemostázy.

návod, pridané 19.07.2009


Fyzické a duševný vývoj dieťa v novorodeneckom a dojčenskom veku. Anatomické a fyziologické znaky predškolského obdobia života. Vývoj svalového systému a kostry u detí v mladšom veku školského veku. Obdobie puberty u detí.

prezentácia, pridané 10.03.2015


Dobre vyformovaný a fungujúci pohybový aparát ako jedna z hlavných podmienok pre správny vývoj dieťaťa. Oboznámenie sa s hlavnými znakmi kostrového a svalového systému u detí. všeobecné charakteristiky hrudník novorodenca.

Svalový systém a jeho funkcie

skratky, prehľad kostrového svalstva)

Existujú dva typy svalov: hladké(nedobrovoľné) a pruhované(svojvoľný). Hladké svaly sa nachádzajú v stenách krvných ciev a niektorých vnútorných orgánov. Sťahujú alebo rozširujú krvné cievy, presúvajú potravu cez gastrointestinálny trakt a sťahujú steny močového mechúra. Pruhované svaly sú všetky kostrové svaly, ktoré zabezpečujú rôzne pohyby tela. K priečne pruhovaným svalom patrí aj srdcový sval, ktorý automaticky zabezpečuje rytmickú prácu srdca po celý život. Základom svalov sú bielkoviny, ktoré tvoria 80–85 % svalového tkaniva (okrem vody). Hlavnou vlastnosťou svalového tkaniva je kontraktilita, zabezpečujú ho kontraktilné svalové bielkoviny – aktín a myozín.

Svalové tkanivo je veľmi zložité. Sval má vláknitú štruktúru, každé vlákno je miniatúrny sval, kombinácia týchto vlákien tvorí sval ako celok. svalové vlákno, zase pozostáva z myofibrily. Každá myofibrila je rozdelená na striedavo svetlé a tmavé oblasti. Tmavé oblasti – protofibrily pozostávajú z dlhých reťazcov molekúl myozín,ľahšie sú tvorené tenšími bielkovinovými vláknami aktín. Keď je sval v nestiahnutom (uvoľnenom) stave, aktínové a myozínové vlákna sú voči sebe posunuté iba čiastočne a proti každému myozínovému vláknu stojí niekoľko aktínových filamentov, ktoré ho obklopujú. Hlbší predsun voči sebe spôsobuje skrátenie (kontrakciu) myofibríl jednotlivých svalových vlákien a celého svalu ako celku (obr. 2.3).

Početné nervové vlákna sa približujú a odchádzajú zo svalu (princíp reflexného oblúka) (obr. 2.4). Motorické (eferentné) nervové vlákna prenášajú impulzy z mozgu a miechy a uvádzajú svaly do pracovného stavu; senzorické vlákna prenášajú impulzy v opačnom smere, informujú centrálny nervový systém o svalovej činnosti. Prostredníctvom sympatických nervových vlákien sa uskutočňuje regulácia metabolických procesov vo svaloch, čím sa ich činnosť prispôsobuje zmeneným pracovným podmienkam, rôznym svalovým zaťaženiam. Každý sval je prekrvený rozsiahlou sieťou vlásočníc, ktorými vstupujú látky potrebné pre život svalov a vylučujú sa produkty látkovej výmeny.

Kostrové svaly. Kostrové svaly sú súčasťou stavby pohybového aparátu, sú pripevnené ku kostiam kostry a pri stiahnutí uvádzajú do pohybu jednotlivé články kostry, páky. Podieľajú sa na udržiavaní polohy tela a jeho častí v priestore, zabezpečujú pohyb pri chôdzi, behu, žuvaní, prehĺtaní, dýchaní atď., pričom vytvárajú teplo. Kostrové svaly majú schopnosť byť vzrušené pod vplyvom nervových impulzov. Vzruch sa vykonáva na kontraktilné štruktúry (myofibrily), ktoré pri kontrakcii vykonávajú určitý motorický akt - pohyb alebo napätie.

Ryža. 2.3. Schematické znázornenie svalu.

Sval (L) je tvorený svalovými vláknami (B) každý z nich - z myofibríl (IN). Myofibrila (G) zložené z hrubých a tenkých myofilamentov (D). Obrázok ukazuje jednu sarkoméru ohraničenú na oboch stranách čiarami: 1 - izotropný disk, 2 - anizotropný disk, 3 - oblasť s menšou anizotropiou. Prierezové médium multifibrily (4), poskytuje predstavu o šesťuholníkovom rozložení hrubých a tenkých polyfilamentov

Ryža. 2.4. Schéma najjednoduchšieho reflexného oblúka:

1 - aferentný (senzorický) neurón, 2 - miechový uzol, 3 - interkalárny neurón, 4 .- sivá hmota miechy, 5 - eferentný (motorický) neurón 6 - motorické nervové zakončenia vo svaloch; 7 - senzorické nervové zakončenie v koži

Pripomeňme, že všetky kostrové svaly pozostávajú z priečne pruhovaných svalov. U ľudí je ich okolo 600 a väčšina z nich je párových. Ich hmotnosť je 35-40% z celkovej telesnej hmotnosti dospelého človeka. Kostrové svaly sú na vonkajšej strane pokryté hustým spojivovým tkanivom. V každom svale sa rozlišuje aktívna časť (telo svalu) a pasívna časť (šľacha). Svaly sa delia na dlhé, krátke A široký.

Svaly, ktoré pôsobia opačným smerom, sa nazývajú antagonistov jednosmerný - synergistov. Rovnaké svaly v rôznych situáciách môžu pôsobiť v oboch funkciách. U ľudí sú častejšie vretenovité a stuhovité. Fusiformné svaly umiestnené a fungujúce v oblasti dlhých kostných útvarov končatín, môžu mať dve brušká (dipgastrické svaly) a niekoľko hláv (biceps, triceps, kvadriceps). Svaly stuhy majú rôzne šírky a zvyčajne sa podieľajú na korzetovej tvorbe stien tela. Svaly s perovitou štruktúrou, ktoré majú veľký fyziologický priemer v dôsledku Vysoké číslo krátke svalové štruktúry, oveľa silnejšie ako tie svaly, priebeh vlákien v ktorých má priamočiare (pozdĺžne) usporiadanie. Prvé sa nazývajú silné svaly, ktoré vykonávajú pohyby s nízkou amplitúdou, druhé sa nazývajú obratné a zúčastňujú sa pohybov s veľkou amplitúdou. Podľa funkčného účelu a smeru pohybu v kĺboch ​​sa rozlišujú svaly ohýbače A extenzory, ktoré vedú A eferentné, zvierače(kompresívne) a expandéry.

svalovú silu je určená hmotnosťou bremena, ktoré dokáže zdvihnúť do určitej výšky (alebo je schopné udržať pri maximálnom vybudení), bez zmeny jeho dĺžky. Sila svalu závisí od súčtu síl svalových vlákien, ich kontraktility; na počte svalových vlákien vo svale a počte funkčných jednotiek, súčasne vzrušený počas vývoja napätia; od počiatočná dĺžka svalov(vopred natiahnutý sval vyvíja väčšiu silu); od podmienky interakcie s kosťami kostry.

Kontraktilita sval sa vyznačuje svojím absolútna sila, tie. sily na 1 cm 2 prierezu svalových vlákien. Na výpočet tohto ukazovateľa sa svalová sila vydelí plochou jeho fyziologický priemer(t.j. súčet oblastí všetkých svalových vlákien, ktoré tvoria sval). Napríklad: v priemere má človek silu (na 1 cm 2 prierezu svalu) m. gastrocnemius. - 6,24; extenzory krku - 9,0; tricepsový sval ramena - 16,8 kg.

Centrálny nervový systém reguluje silu svalovej kontrakcie zmenou počtu funkčných jednotiek, ktoré sa súčasne podieľajú na kontrakcii, ako aj frekvenciu impulzov, ktoré sú k nim vysielané. Zvýšenie impulzov vedie k zvýšeniu veľkosti napätia.

Svalová práca. V procese svalovej kontrakcie sa potenciálna chemická energia premieňa na potenciálnu mechanickú energiu napätia a kinetickú energiu pohybu. Rozlišujte medzi internou a externou prácou. Vnútorná práca je spojená s trením vo svalovom vlákne pri jeho kontrakcii. Vonkajšia práca sa prejavuje pri pohybe vlastného tela, nákladu, jednotlivých častí tela (dynamická práca) v priestore. Charakterizuje ho koeficient výkonnosti (COP) svalového systému, t.j. pomer vykonanej práce k celkovým nákladom na energiu (pre ľudské svaly je účinnosť 15-20%, pre fyzicky vyvinutých trénovaných ľudí je toto číslo o niečo vyššie).

Pri statickom úsilí (bez pohybu) môžeme z fyzikálneho hľadiska hovoriť nie o práci ako takej, ale o práci, ktorá by mala byť ohodnotená energeticky fyziologickými nákladmi organizmu.

Sval ako orgán. Vo všeobecnosti je sval ako orgán komplexnou štruktúrnou formáciou, ktorá vykonáva určité funkcie, pozostáva zo 72-80% vody a 16-20% hustej hmoty. Svalové vlákna tvoria myofibrily s bunkovými jadrami, ribozómy, mitochondrie, sarkoplazmatické retikulum, senzitívne nervové útvary – proprioreceptory a ďalšie funkčné prvky, ktoré zabezpečujú syntézu bielkovín, oxidačnú fosforyláciu a resyntézu kyseliny adenozíntrifosforečnej, transport látok vo vnútri svalovej bunky atď. počas fungovania svalových vlákien. Dôležitým štrukturálnym a funkčným útvarom svalu je motorická alebo neuromotorická jednotka pozostávajúca z jedného motorického neurónu a ním inervovaných svalových vlákien. Existujú malé, stredné a veľké motorické jednotky v závislosti od počtu svalových vlákien zapojených do kontrakcie.

Systém vrstiev a membrán spojivového tkaniva spája svalové vlákna do jedného pracovného systému, ktorý pomocou šliach prenáša ťah vznikajúci pri svalovej kontrakcii na kosti kostry.

Celý sval je preniknutý rozsiahlou sieťou obehových a lymfatických vetiev. prísavky. Červené svalové vlákna majú hustejšiu sieť krvných ciev ako biely. Majú veľkú zásobu glykogénu a lipidov, vyznačujú sa výraznou tonizačnou aktivitou, schopnosťou dlhodobého namáhania a dlhodobej dynamickej práce. Každé červené vlákno má viac ako biele mitochondrie - generátory a zdroje energie, obklopené 3-5 kapilárami, čo vytvára podmienky pre intenzívnejšie prekrvenie červených vlákien a vysokú úroveň metabolických procesov.

Biele svalové vlákna majú myofibrily, ktoré sú hrubšie a silnejšie ako myofibrily červených vlákien, rýchlo sa sťahujú, ale nie sú schopné trvalého napätia. Mitochondrie bielej hmoty majú iba jednu kapiláru. Väčšina svalov obsahuje červené a biele vlákna v rôznych pomeroch. Existujú aj svalové vlákna tonikum(schopný lokálnej excitácie bez jej šírenia); fáza,.schopný reagovať na šíriacu sa vlnu excitácie kontrakciou aj relaxáciou; prechodné, spájajúce obe vlastnosti.

svalová pumpa- fyziologický pojem spojený s funkciou svalov a jej vplyvom na vlastné prekrvenie. Jeho hlavné pôsobenie sa prejavuje nasledovne: pri kontrakcii kostrových svalov sa spomalí prítok arteriálnej krvi do nich a zrýchli sa jej odtok cez žily; v období relaxácie sa žilový odtok znižuje a arteriálny prítok dosahuje maximum. K výmene látok medzi krvou a tkanivovým mokom dochádza cez stenu kapiláry.

Ryža. 2.5. Schematické znázornenie procesov prebiehajúcich v

synapsia pri vzrušení:

1 - synaptické vezikuly, 2 - presynaptická membrána, 3 - sprostredkovateľ, 4 - postsynaptická membrána, 5 - synaptická štrbina

Svalové mechanizmy Svalové funkcie sú regulované rôznymi škrty oddelenia centrálneho nervového systému (CNS), ktoré do značnej miery určujú charakter ich všestrannej činnosti

(fázy pohybu, tonické napätie a pod.). Receptory Z motorického aparátu vznikajú aferentné vlákna motorického analyzátora, ktoré tvoria 30-50% vlákien zmiešaných (aferentno-eferentných) nervov smerujúcich do miechy. Svalová kontrakcia Spôsobuje impulzy, ktoré sú zdrojom svalového pocitu - kinestézia.

Prenos vzruchu z nervového vlákna do svalu sa uskutočňuje cez neuromuskulárne spojenie(obr. 2.5), ktorý pozostáva z dvoch membrán oddelených medzerou – presynaptických (nervový pôvod) a postsynaptických (svalový pôvod). Pri vystavení nervovým impulzom sa uvoľňujú kvantá acetylcholínu, čo vedie k objaveniu sa elektrického potenciálu, ktorý môže nabudiť svalové vlákno. Rýchlosť nervového impulzu cez synapsiu je tisíckrát nižšia ako v nervovom vlákne. Vedie vzruch iba v smere svalu. Normálne môže cez neuromuskulárnu synapsiu cicavcov prejsť až 150 impulzov za sekundu. S únavou (alebo patológiou) klesá pohyblivosť neuromuskulárnych zakončení, môže sa zmeniť povaha impulzov.

Chémia a energia svalovej kontrakcie. Kontrakcia a napätie svalu sa uskutočňuje v dôsledku energie uvoľnenej počas chemických premien, ku ktorým dochádza pri jeho vstupe

sval nervového vzruchu alebo naň pôsobí priame podráždenie. Chemické premeny vo svale prebiehajú ako v prítomnosti kyslíka(v aeróbnych podmienkach) a v jeho neprítomnosti(v anaeróbnych podmienkach).

Štiepenie a resyntéza kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP). Primárnym zdrojom energie pre svalovú kontrakciu je rozklad ATP (nachádza sa v bunkovej membráne, retikule a myozínových vláknach) na kyselinu adenozíndifosforečnú (ADP) a kyseliny fosforečné. Súčasne sa z každej grammolekuly ATP uvoľní 10 000 kalórií:

ATP \u003d ADP + HzPO4 + 10 000 kal.

ADP sa v priebehu ďalších transformácií defosforyluje na kyselinu adenylovú. Rozklad ATP stimuluje proteínový enzým aktomyozín (adenozíntrifosfatáza). V kľude nie je aktívny, aktivuje sa pri vzrušení svalového vlákna. ATP zase pôsobí na myozínové vlákna, čím zvyšuje ich rozťažnosť. Aktivita aktomyozínu sa zvyšuje pod vplyvom iónov Ca, ktoré sa v pokoji nachádzajú v sarkoplazmatickom retikule.

Zásoby ATP vo svale sú zanedbateľné a na udržanie ich aktivity je potrebná nepretržitá resyntéza ATP. Vzniká v dôsledku energie získanej pri rozklade kreatínfosfátu (CrF) na kreatín (Cr) a kyselinu fosforečnú (anaeróbna fáza). Pomocou enzýmov sa fosfátová skupina z CRF rýchlo prenesie na ADP (v priebehu tisícin sekundy). Súčasne sa na každý mol CRF uvoľní 46 kJ:

teda konečný proces, ktorý zabezpečuje všetok energetický výdaj svalu, je proces oxidácie. Medzitým je predĺžená činnosť svalu možná len s dostatočným prísunom kyslíka do neho, pretože obsah látok schopných odovzdávať energiu v anaeróbnych podmienkach postupne klesá. Navyše sa hromadí kyselina mliečna, reakčný posun na kyslú stranu narúša enzymatické reakcie a môže viesť k inhibícii a dezorganizácii metabolizmu a zníženiu výkonnosti svalov. Podobné stavy vznikajú v ľudskom tele pri práci na maximálnu, submaximálnu a vysokú intenzitu (výkon), napríklad pri behu na krátke a stredné trate. V dôsledku rozvinutej hypoxie (nedostatku kyslíka) sa ATP úplne neobnoví, vzniká takzvaný kyslíkový dlh a hromadí sa kyselina mliečna.

Aeróbna resyntéza ATP(synonymá: oxidatívna fosforylácia, tkanivové dýchanie) - 20-krát účinnejšia ako výroba anaeróbnej energie.Časť kyseliny mliečnej nahromadená pri anaeróbnej činnosti a pri dlhodobej práci sa oxiduje na oxid uhličitý a vodu (z toho 1/4-1/6), výsledná energia sa využíva na obnovu zvyšných častí kyseliny mliečnej na glukózu a glykogénu, pričom je zabezpečená resyntéza ATP a KrF. Energia oxidačných procesov sa využíva aj na resyntézu sacharidov potrebných pre sval pre jeho priamu činnosť.

Vo všeobecnosti najviac energie pre svalovú prácu poskytujú sacharidy. Napríklad pri aeróbnej oxidácii glukózy vzniká 38 molekúl ATP (pre porovnanie: pri anaeróbnom rozklade sacharidov vznikajú len 2 molekuly ATP).

Čas nasadenia aeróbnej dráhy tvorba ATP je 3-4 minúty (pre trénované - do 1 minúty), maximálny výkon je 350-450 cal / min / kg, čas na udržanie maximálneho výkonu je desiatky minút. Ak je v pokoji rýchlosť aeróbnej resyntézy ATP nízka, potom pri fyzickej námahe sa jeho výkon stáva maximálnym a zároveň môže aeróbna dráha fungovať celé hodiny. Je to tiež vysoko ekonomické: v priebehu tohto procesu sa východiskové látky hlboko rozložia na konečné produkty CO2 a NaO. Okrem toho je aeróbna cesta resyntézy ATP všestranná pri použití substrátov: všetky organické látky tela (aminokyseliny, bielkoviny, sacharidy, mastné kyseliny, ketolátky atď.) sú oxidované.

Aeróbna metóda resyntézy ATP má však aj nevýhody: 1) vyžaduje spotrebu kyslíka, ktorého dodávanie do svalového tkaniva zabezpečuje dýchací a kardiovaskulárny systém, čo prirodzene súvisí s ich napätím; 2) akékoľvek faktory ovplyvňujúce stav a vlastnosti mitochondriálnych membrán narušujú tvorbu ATP; 3) nasadenie aeróbnej tvorby ATP je dlhé a má nízky výkon.

Svalová činnosť vykonávaná vo väčšine športov nemôže byť plne zabezpečená aeróbnym procesom resyntézy ATP a telo je nútené dodatočne zaradiť anaeróbne metódy tvorby ATP, ktoré majú kratší čas nasadenia a väčšiu maximálnu silu procesu ( tj najväčšie množstvo ATP, "vzniknuté za jednotku času) - 1 mol ATP zodpovedá 7,3 cal, alebo 40 J (1 cal == 4,19 J).

Ak sa vrátime k anaeróbnym procesom výroby energie, je potrebné objasniť, že prebiehajú vo forme najmenej dvoch typov reakcií: 1. Kreatínfosfokináza - keď sa CrF odštiepi, fosforové skupiny sa prenesú na ADP, pričom sa resyntetizuje ATP. Ale zásoby kreatínfosfátu vo svaloch sú malé a to spôsobuje rýchle (do 2-4 s) vyhasnutie tohto typu reakcie. 2. Glykolytický(glykolýza) - vyvíja sa pomalšie, do 2-3 minút intenzívnej práce. Glykolýza začína fosforyláciou zásob svalového glykogénu a glukózy v krvi. Energia tohto procesu vystačí na niekoľko minút tvrdej práce. V tomto štádiu je ukončený prvý stupeň fosforylácie glykogénu a prebieha príprava na oxidačný proces. Potom prichádza druhá fáza glykolytickej reakcie – dehydrogenácia a tretia – redukcia ADP na ATP. Glylytická reakcia končí vytvorením dvoch molekúl kyseliny mliečnej, po ktorých sa rozvinú dýchacie procesy (po 3-5 minútach práce), keď kyselina mliečna (laktát), vznikajúca pri anaeróbnych reakciách, začína oxidovať.

Biochemické ukazovatele na hodnotenie kreatínfosfátovej anaeróbnej dráhy resyntézy ATP sú kreatinínový koeficient a alaktický (bez kyseliny mliečnej) kyslíkový dlh. Pomer kreatinínu- je vylučovanie kreatinínu močom za deň na 1 kg telesnej hmotnosti. U mužov sa vylučovanie kreatinínu pohybuje v rozmedzí 18-32 mg / deň x kg a u žien - 10-25 mg / deň x kg. Medzi obsahom kreatínfosfátu a tvorbou kreatinínu v ňom je a priama závislosť. Preto je možné pomocou kreatinínového koeficientu posúdiť potenciál tejto dráhy resyntézy ATP.

Biochemické zmeny v tele v dôsledku akumulácie kyseliny mliečnej v dôsledku glykolýzy. Ak je v pokoji pred začiatkom my krčnej činnosti koncentrácia laktátu v krvi je 1-2 mmol / l, potom po intenzívnych, krátkych zaťaženiach počas 2-3 minút môže táto hodnota dosiahnuť 18-20 mmol / l. Ďalším ukazovateľom odrážajúcim akumuláciu kyseliny mliečnej v krvi je Krvný obraz(pH): v pokoji 7,36, po cvičení zníženie na 7,0 alebo viac. Akumulácia laktátu v krvi určuje jeho alkalická rezerva - alkalické zložky všetkých pufrovacích systémov krvi.

Koniec intenzívnej svalovej aktivity je sprevádzaný poklesom spotreby kyslíka - najskôr prudko, potom plynulejšie. V tejto súvislosti prideľujte dve zložky kyslíkového dlhu: rýchle (alaktát) a pomalé (laktát). laktát - toto je množstvo kyslíka, ktoré sa použije po ukončení práce na odstránenie kyseliny mliečnej: menšia časť sa oxiduje na J-bO a COa, veľká časť sa premení na glykogén. Pri tejto premene sa spotrebuje značné množstvo ATP, ktorý sa tvorí aeróbne vďaka kyslíku, ktorý je laktátový dlh. Metabolizmus laktátu sa uskutočňuje v bunkách pečene a myokardu.

Množstvo kyslíka potrebné na úplné zabezpečenie vykonanej práce je tzv spotreba kyslíka. Napríklad pri behu na 400 m je spotreba kyslíka približne 27 litrov. Čas na zabehnutie vzdialenosti na úrovni svetového rekordu je asi 40 s. Štúdie ukázali, že počas tejto doby športovec absorbuje 3-4 litre 02. Preto je 24 litrov celkový kyslíkový dlh(asi 90 % spotreby kyslíka), ktorý sa po pretekoch eliminuje.

V behu na 100 m môže kyslíkový dlh dosiahnuť až 96 % požiadavky. V behu na 800 m mierne klesá podiel anaeróbnych reakcií - až 77 %, v behu na 10 000 m - až 10 %, t.j. prevažná časť energie je dodávaná respiračnými (aeróbnymi) reakciami.

mechanizmus svalovej relaxácie. Len čo nervové vzruchy prestanú prenikať do svalového vlákna, ióny Ca2 vplyvom takzvanej kalciovej pumpy v dôsledku energie ATP prechádzajú do cisterien sarkoplazmatického retikula a ich koncentrácia v sarkoplazme klesá na počiatočná úroveň. To spôsobuje zmeny v konformácii troponínu, ktorý fixáciou tropomyozínu v určitej oblasti aktínových filamentov znemožňuje tvorbu priečnych mostíkov medzi hrubými a tenkými vláknami. Vďaka elastickým silám, ktoré vznikajú pri svalovej kontrakcii v kolagénových filamentoch obklopujúcich svalové vlákno, sa pri uvoľnení vracia do pôvodného stavu. Proces svalovej relaxácie alebo relaxácie, ako aj proces svalovej kontrakcie sa teda uskutočňuje pomocou energie hydrolýzy ATP.

V priebehu svalovej činnosti sa vo svaloch striedavo vyskytujú procesy kontrakcie a relaxácie, a preto rýchlostno-silové vlastnosti svalov rovnako závisia od rýchlosti svalovej kontrakcie a od schopnosti svalov relaxovať.

Stručný popis vlákien hladkého svalstva. Vo vláknach hladkého svalstva nie sú žiadne myofibrily. Tenké filamenty (aktín) sú spojené so sarkolémou, hrubé filamenty (myozín) sa nachádzajú vo vnútri svalových buniek. Vo vláknach hladkého svalstva tiež nie sú žiadne nádrže s iónmi Ca. Pôsobením nervového impulzu Ca ióny pomaly vstupujú do sarkoplazmy z extracelulárnej tekutiny a tiež pomaly odchádzajú, keď nervové impulzy prestanú prichádzať. Preto sa vlákna hladkého svalstva sťahujú pomaly a pomaly sa uvoľňujú.

Všeobecný prehľad kostry ľudské svaly. Svaly trupu(obr. 2.6 a 2.7) zahŕňajú svaly hrudníka, chrbta a brucha. Svaly hrudníka sa podieľajú na pohyboch horných končatín a tiež poskytujú dobrovoľné a mimovoľné dýchacie pohyby. Dýchacie svaly hrudníka sa nazývajú vonkajšie a vnútorné medzirebrové svaly. K dýchacím svalom patrí aj bránica. Svaly chrbta pozostávajú z povrchových a hlbokých svalov. Povrchové poskytujú určitý pohyb horných končatín, hlavy a krku. Hlboké ("upravovače kmeňa") sú pripevnené k tŕňovým výbežkom stavcov a tiahnu sa pozdĺž chrbtice. Chrbtové svaly sa podieľajú na udržiavaní vertikálnej polohy tela, pri silnom napätí (kontrakcii) spôsobujú ohýbanie tela späť. Brušné svaly udržiavajú tlak vo vnútri brušnej dutiny (brušný lis), podieľajú sa na niektorých pohyboch tela (predklon tela, nakláňanie a otáčanie do strán), v procese dýchania.

Svaly hlavy a krku napodobňovať, žuť a pohybovať hlavou a krkom. Mimické svaly sú pripevnené jedným koncom ku kosti, druhým - k pokožke tváre, niektoré môžu začínať a končiť v koži. Mimické svaly zabezpečujú pohyby pokožky tváre, odrážajú rôzne psychické stavy človeka, sprevádzajú reč a sú dôležité v komunikácii. Žuvacie svaly pri kontrakcii spôsobujú pohyb dolnej čeľuste dopredu a do strán. Na pohyboch hlavy sa podieľajú svaly krku. Zadná skupina svalov, vrátane svalov zadnej časti hlavy, s tonickou (od slova "tonus") kontrakciou drží hlavu vo vzpriamenej polohe.

Ryža. 2.6. Svaly prednej polovice tela (podľa Sylvanoviča):

1 - spánkový sval, 2 - žuvací sval, 3 - sternokleidomastoidný sval, 4 - veľký prsný sval, 5 - stredný skalenový sval, b - vonkajší šikmý sval brucha, 7 - mediálny široký sval stehna, 8 - široký bočný sval stehna, 9 - rectus femoris, 10 - Sartorius, 11 - citlivý sval 12 - vnútorný šikmý sval brucha, 13 - priamy brušný sval, 14 - bicepsové rameno, 15 ~ vonkajšie medzirebrové svaly, 16 - kruhový sval úst, 17 - kruhový sval oka, 18 - čelný sval

Svaly horných končatín zabezpečiť pohyb ramenného pletenca, ramena, predlaktia a uviesť do pohybu ruku a prsty. Hlavnými antagonistickými svalmi sú biceps (flexor) a triceps (extensor) svaly ramena. Pohyby hornej končatiny a predovšetkým ruky sú mimoriadne rôznorodé. Je to spôsobené tým, že ruka slúži ako orgán práce pre človeka.

Ryža. 2.7. Svaly zadnej polovice tela (podľa Sylvanoviča):

1 - kosoštvorcový sval, 2 - usmerňovač tela, 3 - hlboké svaly gluteálneho svalu, 4 - biceps femoris, 5 - lýtkový sval, 6 - Achillova šľacha, 7 - gluteus maximus sval, 8 - široký chrbtový sval, 9 - deltový sval, 10 - trapézový sval

Svaly dolných končatín poskytujú pohyb bedra, dolnej časti nohy a chodidla. Stehenné svaly zohrávajú dôležitú úlohu pri udržiavaní vertikálnej polohy tela, no u človeka sú vyvinutejšie ako u iných stavovcov. Svaly, ktoré hýbu predkolením, sa nachádzajú na stehne (napríklad štvorhlavý sval, ktorého funkciou je natiahnutie predkolenia v kolennom kĺbe; antagonistom tohto svalu je biceps femoris). Chodidlo a prsty sú poháňané svalmi umiestnenými na dolnej časti nohy a chodidle. Ohýbanie prstov sa vykonáva kontrakciou svalov umiestnených na podrážke a predĺžením - so svalmi predného povrchu dolnej časti nohy a chodidla. Mnoho svalov stehna, dolnej časti nohy a chodidla sa podieľa na udržiavaní ľudského tela vo vzpriamenej polohe.

Svalová aktivita - kontrakcia a relaxácia nastáva pri obligátnom využívaní energie, ktorá sa uvoľňuje pri hydrolýze ATP ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + energia v pokoji, koncentrácia ATP vo svaloch je cca 5 mmol/l a 1 mmol ATP teda zodpovedá za fyziologických podmienok približne 12 cal alebo 50 J (1 cal = 4,18 J)

Svalová hmota u dospelého človeka tvorí asi 40 % telesnej hmotnosti. Športovci, ktorí budujú svaly, môžu dosiahnuť 60% alebo viac svojej telesnej hmotnosti vo svalovej hmote. Svaly u dospelého človeka v pokoji spotrebujú asi 10 % všetkého kyslíka vstupujúceho do tela. Pri intenzívnej práci môže spotreba kyslíka svalmi vzrásť až o 90 % z celkového spotrebovaného kyslíka.

Zdrojom energie pre aeróbnu resyntézu ATP sú sacharidy, tuky a aminokyseliny, ktorých rozklad je ukončený Krebsovým cyklom. Krebsov cyklus je konečným štádiom katabolizmu, počas ktorého sa acetylkoenzým A oxiduje na CO2 a H20. Pri tomto procese sa z kyselín (kyselina izocitrónová, a-ketoglutarová, jantárová a jablčná) odstránia 4 páry vodíkových atómov a preto pri oxidácii jednej molekuly acetylkoenzýmu A vzniká 12 molekúl ATP.

ANAERÓBNE DRÁHY RESYNTÉZY ATP Anaeróbne dráhy resyntézy ATP (kreatínfosfát, glykolytikum) sú doplnkové spôsoby tvorby ATP v tých prípadoch, keď hlavný spôsob získavania ATP – aeróbny – nedokáže zabezpečiť svalovú činnosť potrebným množstvom energie. Stáva sa to v prvých minútach akejkoľvek práce, keď sa tkanivové dýchanie ešte úplne nerozvinulo, ako aj pri výkone fyzickej záťaže.

Glykolytická dráha resyntézy ATP Táto dráha resyntézy, podobne ako kreatínfosfát, patrí k anaeróbnym dráham tvorby ATP. Zdrojom energie potrebnej na resyntézu ATP je v tomto prípade svalový glykogén, ktorého koncentrácia v sarkoplazme kolíše medzi 0,2-3%. Pri anaeróbnom odbúravaní glykogénu z jeho molekuly vplyvom enzýmu fosforylázy sa striedavo odštiepujú terminálne glukózové zvyšky vo forme glukóza-1-fosfátu. Ďalej sa molekuly glukóza-1-fosfátu prostredníctvom série po sebe idúcich štádií (je ich len 10) premenia na kyselinu mliečnu (laktát)

Adenylátkinázová (myokinázová) reakcia Adenylátkinázová (alebo myokinázová) reakcia sa vyskytuje vo svalových bunkách za podmienok významnej akumulácie ADP v nich, čo sa zvyčajne pozoruje pri nástupe únavy. Reakciu adenylátkinázy urýchľuje enzým adenylátkináza (myokináza), ktorý sa nachádza v sarkoplazme myocytov. Počas tejto reakcie jedna molekula ADP prenesie svoju fosfátovú skupinu na inú ADP, čo vedie k tvorbe ATP a AMP: ADP + ADP ATP + AMP

Práca v zóne maximálneho výkonu Pokračujte s. Hlavným zdrojom ATP za týchto podmienok je kreatínfosfát. Až na konci práce je kreatínfosfátová reakcia nahradená glykolýzou. Príkladom fyzických cvičení vykonávaných v zóne maximálneho výkonu je šprint, skoky do diaľky a skoky do výšky, niektoré gymnastické cvičenia, zdvíhanie činky

Práca v zóne submaximálneho výkonu Trvanie do 5 min. Hlavným mechanizmom resyntézy ATP je glykolytický. Na začiatku práce, kým glykolýza nedosiahne maximálnu rýchlosť, je tvorba ATP spôsobená kreatínfosfátom a na konci práce sa glykolýza začína nahrádzať tkanivovým dýchaním. Práca v pásme submaximálneho výkonu sa vyznačuje najvyšším kyslíkovým dlhom – až 20 litrov. Príklady cvičenia v tejto silovej zóne sú beh na stredné trate, šprintérske plávanie, dráhová cyklistika a šprint korčuľovania.

Práca v zóne s vysokým výkonom Trvanie do 30 min. Práca v tejto zóne sa vyznačuje približne rovnakým príspevkom glykolýzy a tkanivového dýchania. Kreatínfosfátová dráha resyntézy ATP funguje len na samom začiatku práce, a preto je jej podiel na celkovom energetickom zásobení tejto práce malý. Príklady cvičení v tejto silovej zóne sú korčuľovanie na 5000 m, beh na lyžiach, plávanie na stredné a dlhé vzdialenosti.

Práca v zóne mierneho výkonu Pokračuje viac ako 30 minút. Energetické zásobovanie svalovej činnosti prebieha najmä aeróbnym spôsobom. Príkladom práce takejto sily je maratónsky beh, atletický beh, závodná chôdza, cestná cyklistika, diaľkové lyžovanie.

Užitočné informácie V medzinárodnom systéme jednotiek (SI) je základnou jednotkou energie joule (J) a jednotkou výkonu je watt (W). 1 joul (J) = 0,24 kalórií (cal). 1 kilojoule (kJ) \u003d 1000 J. 1 kalória (cal) \u003d 4,184 J. 1 kilokalória (kcal) \u003d 1000 cal \u003d 4184 J. 1 watt (W) \u003d 103 J.003d 10 J s -1. 1 kilowatt (kW) \u003d 1000 W. 1 kg-m-s "1 \u003d 9,8 W. 1 konská sila (hp) \u003d 735 wattov. Na vyjadrenie výkonu dráh resyntézy ATP v J / min-kg je potrebné vynásobiť hodnotu tohto kritéria v cal / min-kg 4,18 a získať hodnotu výkonu vo W / kg - vynásobiť 0,07.

Sštruktúra a kontrakcia svalových vlákien.

Svalová kontrakcia v živom systéme je mechanochemický proces. Moderná veda to považuje za najdokonalejšiu formu biologickej mobility. Biologické objekty „vyvinuli“ kontrakciu svalových vlákien ako spôsob pohybu v priestore (čím sa výrazne rozšírili ich životné možnosti).

Svalovej kontrakcii predchádza fáza napätia, ktorá je výsledkom práce vykonanej premenou chemickej energie na mechanickú priamo a s dobrou účinnosťou (30-50%). Hromadenie potenciálnej energie vo fáze napätia privádza sval do stavu možnej, no zatiaľ neuskutočnej kontrakcie.

Zvieratá a ľudia (a ľudia veria, že už boli dobre preštudovaní) dva hlavné typy svalov: pruhované a hladké. priečne pruhované svaly alebo kostrové pripojené ku kostiam (okrem priečne pruhovaných vlákien srdcového svalu, ktoré sa od kostrových svalov líšia zložením). Hladký svaly podporujú tkanivá vnútorných orgánov a kože a tvoria svaly stien krvných ciev, ako aj čriev.

V biochémii športu študujú kostrové svaly, „osobitne zodpovedný“ za športové výsledky.

Sval (ako makro útvar patriaci k makroobjektu) pozostáva z jednotlivca svalové vlákna(mikroformácie). Vo svale sú ich tisíce, respektíve svalová námaha je integrálnou hodnotou, ktorá zhŕňa kontrakcie mnohých jednotlivých vlákien. Existujú tri typy svalových vlákien: biely rýchlo ubúda , medziprodukt A červená pomaly sa zmenšuje. Typy vlákien sa líšia mechanizmom ich zásobovania energiou a sú riadené rôznymi motorickými neurónmi. Typy svalov sa líšia pomerom typov vlákien.

Samostatné svalové vlákno - formácia bez vláknitých buniek - symplast. Symplast „nevyzerá ako bunka“: má silne pretiahnutý tvar na dĺžku od 0,1 do 2-3 cm, v sartoriusovom svale do 12 cm a hrúbku 0,01 až 0,2 mm. Symplast je obklopený plášťom - sarkolema na povrch ktorého sú vhodné zakončenia viacerých motorických nervov. Sarkolema je dvojvrstvová lipoproteínová membrána (hrúbka 10 nm) vystužená sieťou kolagénových vlákien. Pri uvoľnení po kontrakcii vrátia sympplast do pôvodného tvaru (obr. 4).

Ryža. 4. Oddeľte svalové vlákno.

Na vonkajšom povrchu sarkolemy-membrány je elektrický membránový potenciál vždy zachovaný, dokonca aj v pokoji je 90-100 mV. Prítomnosť potenciálu je nevyhnutnou podmienkou pre riadenie svalových vlákien (ako autobatéria). Potenciál vzniká aktívnym (to znamená s nákladmi na energiu - ATP) prenosom látok cez membránu a jej selektívnou permeabilitou (podľa princípu - „pustím alebo vypustím, koho chcem“). Preto sa vo vnútri symplastu niektoré ióny a molekuly hromadia vo vyššej koncentrácii ako vonku.

Sarkolema je dobre priepustná pre ióny K + - hromadia sa vo vnútri a ióny Na + sú odstránené vonku. V súlade s tým je koncentrácia iónov Na + v medzibunkovej tekutine väčšia ako koncentrácia iónov K + vo vnútri symplastu. Posun pH na kyslú stranu (napr. pri tvorbe kyseliny mliečnej) zvyšuje priepustnosť sarkolemy pre makromolekulárne látky (mastné kyseliny, bielkoviny, polysacharidy), ktoré cez ňu bežne neprechádzajú. Cez membránu ľahko prechádzajú (difundujú) látky s nízkou molekulovou hmotnosťou (glukóza, kyselina mliečna a kyselina pyrohroznová, ketolátky, aminokyseliny, krátke peptidy).

Vnútorný obsah symplastu je sarkoplazma- ide o koloidnú proteínovú štruktúru (konzistenciou pripomína želé). V suspendovanom stave obsahuje inklúzie glykogénu, tukové kvapky, sú v ňom „zapustené“ rôzne subcelulárne častice: jadrá, mitochondrie, myofibrily, ribozómy a iné.

Kontraktilný "mechanizmus" vo vnútri symplastu - myofibrily. Sú to tenké (Ø 1 - 2 mikróny) svalové vlákna, dlhé - takmer rovnaké ako dĺžka svalového vlákna. Zistilo sa, že v symplastoch netrénovaných svalov nie sú myofibrily usporiadané usporiadane pozdĺž symplastu, ale s rozptylom a odchýlkami, zatiaľ čo u trénovaných sú myofibrily orientované pozdĺž pozdĺžnej osi a sú tiež zoskupené do zväzkov ako napr. v lanách. (Pri spriadaní umelých a syntetických vlákien nie sú polymérne makromolekuly spočiatku umiestnené striktne pozdĺž vlákna a ako športovci sú „tvrdohlavo trénovaní“ - správne orientovaní - pozdĺž osi vlákien, opakovaným prevíjaním: pozri dlhé workshopy na ZIV a Chimvolokno).

Vo svetelnom mikroskope možno pozorovať, že myofibrily sú skutočne „priečne pruhované“. Striedajú svetlé a tmavé plochy – disky. Tmavé ráfiky A (anizotropné) proteíny obsahujú viac ako ľahké disky ja (izotropné). Svetelné disky prekrížené membránami Z (telofragmy) a oblasť myofibrily medzi dvoma Z - nazývané membrány sarkoméra. Myofibrila pozostáva z 1000 - 1200 sarkomérov (obr. 5).

Kontrakcia svalového vlákna ako celku pozostáva z kontrakcií jednotlivých sarkoméry. Zmršťujúc sa každý zvlášť, sarkoméry spolu vytvárajú integrálnu silu a vykonávajú mechanickú prácu na zmenšenie svalu.

Dĺžka sarkoméry sa pohybuje od 1,8 µm v pokoji do 1,5 µm so strednou kontrakciou a až do 1 µm s úplnou kontrakciou. Disky sarkomérov, tmavé a svetlé, obsahujú protofibrily (myofilamenty) - proteínové vláknité štruktúry. Sú dvoch typov: hrubé (Ø - 11 - 14 nm, dĺžka - 1500 nm) a tenké (Ø - 4 - 6 nm, dĺžka - 1000 nm).

Ryža. 5. Graf myofibril.

svetelné disky ( ja ) pozostávajú iba z tenkých protofibríl a tmavých diskov ( A ) - z protofibríl dvoch typov: tenkých, navzájom spojených membránou, a hrubých, sústredených v samostatnej zóne ( H ).

Pri kontrakcii sarkoméry sa dĺžka tmavého disku ( A ) sa nemení, kým dĺžka svetelného disku ( ja ) klesá, keď sa tenké protofibrily (svetlé disky) presúvajú do medzier medzi hrubými (tmavé disky). Na povrchu protofibríl sú špeciálne výrastky - zrasty (hrubé asi 3 nm). V „pracovnej polohe“ tvoria záber (priečnymi mostíkmi) medzi hrubými a tenkými vláknami protofibríl (obr. 6). Pri redukcii Z -membrány sa opierajú o konce hrubých protofibríl a tenké protofibrily sa môžu dokonca ovíjať okolo hrubých. Pri nadmernej kontrakcii sa konce tenkých filamentov v strede sarkoméry obalia a konce hrubých protofibríl sa pokrčia.

Ryža. 6. Tvorba hrotov medzi aktínom a myozínom.

Svalové vlákna sú zásobované energiou prostredníctvom sarkoplazmatického retikula(ona je tiež sarkoplazmatického retikula) - systémy pozdĺžnych a priečnych tubulov, membrán, bublín, priehradiek.

V sarkoplazmatickom retikule prebiehajú rôzne biochemické procesy organizovane a kontrolovane, sieť pokrýva všetko spolu a každú myofibrilu zvlášť. Retikulum zahŕňa ribozómy, vykonávajú syntézu bielkovín a mitochondrie - "bunkové energetické stanice" (podľa definície školskej učebnice). Vlastne mitochondrie sú vybudované medzi myofibrilami, čo vytvára optimálne podmienky pre energetické zásobovanie procesu svalovej kontrakcie. Zistilo sa, že počet mitochondrií v trénovaných svaloch je väčší ako v tých istých netrénovaných.

Chemické zloženie svalov.

voda s ponecháva 70 - 80% hmotnosti svalov.

Veveričky. Proteíny tvoria 17 až 21 % svalovej hmotnosti: približne 40 % všetkých svalových bielkovín je sústredených v myofibrilách, 30 % v sarkoplazme, 14 % v mitochondriách, 15 % v sarkoléme, zvyšok v jadrách a iných bunkových organelách.

Svalové tkanivo obsahuje enzýmy myogénne proteíny skupiny, myoalbumín- zásobná bielkovina (s vekom sa jej obsah postupne znižuje), červená bielkovina myoglobínu- chromoproteín (nazýva sa svalový hemoglobín, viaže kyslík viac ako krvný hemoglobín), ako aj globulíny, myofibrilárne proteíny. Viac ako polovica myofibrilárnych proteínov je myozín, asi štvrtina aktín, zvyšok - tropomyozín, troponín, α- a β-aktiníny, enzýmy kreatínfosfokináza, deamináza a iné. Vo svalovom tkanive sú jadrovéveveričky- nukleoproteíny, mitochondriálne proteíny. V bielkovinách stroma, pletenie svalového tkaniva, - hlavná časť - kolagén A elastínu sarkolemy, ako aj myostromíny (spojené s Z - membrány).

Inrozpustné dusíkaté zlúčeniny.Ľudské kostrové svaly obsahujú rôzne vo vode rozpustné dusíkaté zlúčeniny: ATP od 0,25 do 0,4 %, kreatínfosfát (CrF)- od 0,4 do 1% (počas tréningu sa jeho množstvo zvyšuje), ich produkty rozkladu - ADP, AMP, kreatín. Okrem toho svaly obsahujú dipeptid karnozín, asi 0,1 - 0,3%, podieľa sa na obnove svalovej výkonnosti pri únave; karnitín, zodpovedný za prenos mastných kyselín cez bunkové membrány; aminokyseliny a medzi nimi prevláda kyselina glutámová (nevysvetľuje to použitie glutamanu sodného, ​​prečítajte si zloženie korenín, aby jedlo malo chuť mäsa); purínových zásad, močoviny a amoniaku. Kostrové svaly tiež obsahujú asi 1,5 % fosfatidy, podieľa sa na tkanivovom dýchaní.

Bez dusíka spojenia. Svaly obsahujú sacharidy, glykogén a jeho metabolické produkty, ako aj tuky, cholesterol, ketolátky a minerálne soli. V závislosti od stravy a stupňa tréningu sa množstvo glykogénu pohybuje od 0,2 do 3%, pričom tréning zvyšuje množstvo voľného glykogénu. Pri vytrvalostnom tréningu sa hromadia náhradné tuky vo svaloch. Tuk viazaný na bielkoviny je približne 1 % a membrány svalových vlákien môžu obsahovať až 0,2 % cholesterolu.

Minerály. Minerálne látky svalového tkaniva tvoria približne 1 - 1,5 % hmotnosti svalu, ide najmä o soli draslíka, sodíka, vápnika, horčíka. Minerálne ióny ako K +, Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, HP0 4 ~ hrajú dôležitú úlohu v biochemických procesoch pri svalovej kontrakcii (sú zahrnuté v "športových" suplementoch a minerálnych vodách).

Biochémia svalových bielkovín.

Hlavný kontraktilný proteín vo svaloch myozín sa týka fibrilárnych proteínov (molekulová hmotnosť je asi 470 000). Dôležitou vlastnosťou myozínu je schopnosť vytvárať komplexy s molekulami ATP a ADP (čo vám umožňuje „odoberať“ energiu z ATP) a s proteínom - aktínom (čo umožňuje zadržať kontrakciu).

Molekula myozínu má negatívny náboj a špecificky interaguje s iónmi Ca++ a Mg++. Myozín v prítomnosti Ca++ iónov urýchľuje hydrolýzu ATP, a tým vykazuje enzymatické aktivita adenozíntrifosfátu:

myozín-ATP+H20 → myozín + ADP + H3PO4 + práca(energia 40 kJ/mol)

Proteín myozín je tvorený dvoma rovnakými dlhými polypeptidovými α-reťazcami skrútenými ako dvojitá špirála, obr.7. Pôsobením proteolytických enzýmov sa molekula myozínu rozpadne na dve časti. Jedna z jeho častí je schopná viazať sa prostredníctvom adhézií na aktín, čím vzniká aktomyozín. Táto časť je zodpovedná za aktivitu adenozíntrifosfatázy, ktorá závisí od pH média, optimum je pH 6,0 - 9,5, ako aj od koncentrácie KCl. Aktomyozínový komplex sa rozkladá v prítomnosti ATP, ale je stabilný v neprítomnosti voľného ATP. Druhá časť molekuly myozínu sa tiež skladá z dvoch skrútených helixov, ktoré vplyvom elektrostatického náboja viažu molekuly myozínu do protofibríl.

Ryža. 7. Štruktúra aktomyozínu.

Druhý hlavný kontraktilný proteín aktín(obr. 7). Môže existovať v troch formách: monomérna (globulárna), dimérna (globulárna) a polymérna (fibrilárna). Monomérny globulárny aktín, keď sú jeho polypeptidové reťazce pevne zbalené do kompaktnej sférickej štruktúry, je spojený s ATP. Štiepenie ATP, aktínové monoméry - A, tvoria diméry vrátane ADP: A - ADP - A. Polymérny fibrilárny aktín je dvojzávitnica pozostávajúca z dimérov, obr. 7.

Globulárny aktín sa v prítomnosti iónov K+, Mg++ transformuje na fibrilárny aktín a v živých svaloch prevláda fibrilárny aktín.

Myofibrily obsahujú značné množstvo bielkovín tropomyozín, ktorý pozostáva z dvoch - α-helikálnych polypeptidových reťazcov. V kľudových svaloch tvorí komplex s aktínom a blokuje jeho aktívne centrá, keďže aktín sa dokáže viazať na ióny Ca++ a tie túto blokádu odstraňujú.

Na molekulárnej úrovni hrubé a tenké protofibrily sarkoméry interagujú elektrostaticky, pretože majú špeciálne oblasti - výrastky a výbežky, kde sa tvorí náboj. V oblasti A-disku sú hrubé protofibrily postavené zo zväzku pozdĺžne orientovaných molekúl myozínu, tenké protofibrily sú umiestnené radiálne okolo hrubých a tvoria štruktúru podobnú viacžilovému káblu. V centrálnom M-pásme hrubých protofibríl sú molekuly myozínu spojené svojimi „chvostmi“ a ich vyčnievajúce „hlavy“ – výrastky sú nasmerované rôznymi smermi a sú umiestnené pozdĺž pravidelných špirálových línií. V skutočnosti oproti nim v helixoch fibrilárneho aktínu v určitej vzdialenosti od seba vystupujú aj monomérne aktínové globuly. Každá prezentácia má aktívne centrum, vďaka čomu je možná tvorba adhézií s myozínom. Z-membrány sarkomérov (ako striedavé podstavce) spájajú tenké protofibrily.

Biochémia kontrakcie a relaxácie.

Cyklické biochemické reakcie, ku ktorým dochádza vo svale pri kontrakcii, zabezpečujú opakovanú tvorbu a deštrukciu zrastov medzi „hlavičkami“ – výrastky molekúl myozínu hrubých protofibríl a výbežkov – aktívnych centier tenkých protofibríl. Práca na tvorbe adhézií a podpore aktínového vlákna pozdĺž myozínového vlákna vyžaduje presnú kontrolu a významný energetický výdaj. Reálne sa v momente kontrakcie vlákna vytvorí asi 300 zrastov za minútu v každom aktívnom centre - výstupku.

Ako sme už uviedli, iba energia ATP sa môže priamo premeniť na mechanickú prácu svalovej kontrakcie. ATP hydrolyzovaný enzymatickým centrom myozínu tvorí komplex s celým proteínom myozínom. V komplexe ATP-myozín, nasýtenom energiou, mení myozín svoju štruktúru a s ňou aj vonkajšie „rozmery“ a týmto spôsobom vykonáva mechanickú prácu na skrátenie rastu myozínového vlákna.

V kľudovom svale je myozín stále spojený s ATP, ale prostredníctvom iónov Mg++ bez hydrolytického štiepenia ATP. Tvorbe adhézií medzi myozínom a aktínom v pokoji bráni komplex tropomyozínu s troponínom, ktorý blokuje aktívne centrá aktínu. Blokáda je udržiavaná a ATP sa neštiepi, zatiaľ čo ióny Ca++ sú viazané. Keď nervový impulz dorazí do svalového vlákna, uvoľní sa vysielač impulzov- neurohormón acetylcholín. S iónmi Na + sa záporný náboj na vnútornom povrchu sarkolemy neutralizuje a dochádza k jej depolarizácii. V tomto prípade sa uvoľňujú ióny Ca++ a viažu sa na troponín. Troponín zase stráca náboj, preto sa uvoľňujú aktívne centrá – výbežky aktínových filamentov a vznikajú zrasty medzi aktínom a myozínom (keďže elektrostatické odpudzovanie tenkých a hrubých protofibríl je už odstránené). Teraz v prítomnosti Ca++ ATP interaguje s centrom enzymatickej aktivity myozínu a štiepi sa a energia konvertovaného komplexu sa využíva na redukciu adhézií. Vyššie popísaný reťazec molekulárnych dejov je podobný elektrickému prúdu, ktorý dobíja mikrokondenzátor, jeho elektrická energia sa na mieste okamžite premení na mechanickú prácu a je potrebné znovu nabiť (ak sa chcete pohnúť ďalej).

Po pretrhnutí adhézie sa ATP neštiepi, ale opäť tvorí komplex enzým-substrát s myozínom:

M–A + ATP -----> M – ATP + A alebo

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

Ak v tomto momente príde nový nervový impulz, „dobíjacie“ reakcie sa opakujú, ak ďalší impulz nepríde, sval sa uvoľní. Návrat stiahnutého svalu pri relaxácii do pôvodného stavu zabezpečujú elastické sily bielkovín svalovej strómy. Vedci, ktorí predkladajú moderné hypotézy svalovej kontrakcie, naznačujú, že v okamihu kontrakcie sa aktínové vlákna posúvajú pozdĺž myozínových vlákien a ich skrátenie je tiež možné v dôsledku zmien v priestorovej štruktúre kontraktilných proteínov (zmeny tvaru špirály).

V pokoji má ATP plastifikačný účinok: spojením s myozínom zabraňuje tvorbe jeho zrastov s aktínom. Štiepenie pri svalovej kontrakcii, ATP poskytuje energiu pre proces skracovania adhézie, ako aj prácu „vápnikovej pumpy“ – zásobovanie Ca ++ iónov. K štiepeniu ATP vo svale dochádza veľmi vysokou rýchlosťou: až 10 mikromólov na 1 g svalu za minútu. Keďže celkové zásoby ATP vo svale sú malé (môžu stačiť len na 0,5-1 sekundu práce s maximálnym výkonom), na zabezpečenie normálnej svalovej aktivity sa musí ATP obnovovať rovnakou rýchlosťou, akou sa štiepi.