Контрольная работа по "Биологии"

У тренированных спортсменов ее максимальная мощность достигает 3,8 кДж/кг/мин, быстрота развертывания составляет 1-2 с, метаболическая эффективность – 80%. По этим параметрам она намного превышает возможности гликолитического и аэробного процессов. Данные преимущества обусловлены:

• отсутствием многоступенчатости предварительных преобразований окисляемого субстрата;
• расположением готового к использованию макроэргического креатинфосфата в непосредственной близости к распадающимся на миофибриллах молекулам АТФ;
• синхронностью активирования ионами Са++ фермента КФК с возбуждением мышечного волокна;
• сохранением высокой стабильности в условиях очень быстрого накопления продукта реакции – креатина. Практически реакция наиболее эффективна в течение первых 5-8 с работы при кратковременных нагрузках скоростно-силового характера. Она является одним из важнейших биохимических компонентов качеств силы и быстроты.

Вместе  с тем креатинфосфатный механизм играет большую роль и в обеспечении  устойчивости энергообеспечения работы мышц при аэробных нагрузках на выносливость. С участием митохондриального изофермента  КФК осуществляется перенос образующихся в митохондриях макроэргов к миофибриллам.

Недостатком креатинфосфатной реакции является высокая чувствительность КФК к  снижению рН среды и малая метаболическая емкость процесса. При значительном накоплении лактата во время интенсивных  анаэробных нагрузок скорость реакции резко падает. Проявление этого феномена часто наблюдается в спортивной практике при утомлении и утрате качества быстроты у спортсменов. Так, у бегунов на средние дистанции 800-1000 м при ведении бега на пределе анаэробных возможностей на финише практически никогда не бывает длинных спуртов. И наоборот, в стайерском беге на 5 и 10 км победитель часто развивает предельную скорость на финишном отрезке 200-400 м. В первом случае у спортсменов уровень лактата в крови достигает 20-25 ммоль, во втором – даже при установлении личных достижений и рекордов остается почти в 2 раза ниже.

Метаболическая емкость цикла (энергетический эффект реакции) составляет 1 моль АТФ на 1 моль креатинфосфата. Общая метаболическая емкость системы невелика и зависит от содержания креатинфосфата в мышцах. Под влиянием тренировки содержание его может увеличиваться примерно в 1,5-2 раза. Однако, максимально реализуемая емкость креатинфосфатной системы с учетом ограничения ее возможностей гликолитическими процессами составляет около 18% емкости всех анаэробных систем мышц, что равно примерно 8-12 кДж.

Креатинфосфокиназный  путь ресинтеза АТФ играет решающую роль в энергообеспечении кратковременной работы максимальной интенсивности в течение 15-30 с – бег на 100 м, плавание на короткие дистанции, прыжки, метания, тяжелая атлетика и др. Он обеспечивает возможность быстрого перехода от покоя к работе, внезапных изменений темпа по ходу ее выполнения, а также финишного ускорения. Функционирует креатинфосфокиназная система преимущественно в быстросокращающихся мышечных волокнах, поэтому составляет биохимическую основу скорости и локальной мышечной силы (выносливости).

4. Что такое фаза суперкомпенсации  веществ и какова ее роль  в процессе адаптации организма  к физическим нагрузкам при  тренировке?

В период отдыха после работы биохимические изменения, произошедшие в мышцах и других органах  во время выполнения упражнения, постепенно ликвидируются. Наиболее выраженные изменения  обнаруживаются в сфере энергетического  обмена. Изменения состоят в том, что в процессе работы в мышцах снижается содержание субстратов энергетических превращений (КрФ, гликогена, а при  длительной работе и липидов) и повышается содержание продуктов внутриклеточного метаболизма (АДФ, АМФ, Н3РО4, молочной кислоты, кетоновых тел и т. п.). Накопление продуктов «рабочего» метаболизма  и усиление гормональной активности стимулируют окислительные процессы в тканях в период отдыха после  работы, что способствует восстановлению внутримышечных запасов энергетических веществ, приводит к норме водно-электролитный  баланс организма и обеспечивает индуктивный синтез белков в органах, подвергнутых действию нагрузки.

Процессы восстановления, развертывающиеся в период отдыха после  мышечной работы, протекают с различной  скоростью и завершаются в  разное время (явление гетерохронизма). Быстрее всего восстанавливаются  резервы О2 и КрФ в работавших мышцах, затем – внутримышечные запасы гликогена и гликогена печени, и лишь в последнюю очередь – резервы жиров и разрушенные при работе белковые структуры.

Интенсивность протекания восстановительных процессов и  сроки восполнения энергетических запасов организма зависят от интенсивности их расходования во время  выполнения упражнения (правило Энгельгарда). Интенсификация процессов восстановления приводит к тому, что в определенный момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают  их дорабочий уровень. Это явление  получило название суперкомпенсации или  сверхвосстановления.

Это явление проходящее: после фазы значительного превышения исходного уровня содержание энергетических веществ постепенно возвращается к  норме. Чем больше расход энергии  при работе, тем быстрее происходит ресинтез энергетических веществ и  тем значительнее превышение исходного  уровня в фазе суперкомпенсации. Следует, однако, отметить, что это правило  применимо лишь в ограниченных пределах. При чрезмерно напряженной работе, связанной с очень большим  расходом энергии и накоплением  продуктов распада, скорость восстановительных  процессов может снизиться, а  фаза суперкомпенсации будет достигнута в более поздние сроки и  выражена в меньшей степени.

Протяженность фазы суперкомпенсации во времени зависит  от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических  сдвигов в организме. После мощной кратковременной работы эта фаза наступает быстро и быстро завершается. Например, при восстановлении внутримышечных запасов гликогена она обнаруживается через 3-4 часа отдыха и завершается  через 12 часов после работы. После  длительной работы умеренной мощности суперкомпенсация гликогена наступает  только через 12 часов и наблюдается  в течение 48-72 часов после окончания  работы. Причины суперкомпенсации связаны  с повышенной концентрацией гормонов в периоде отдыха после работы и индукцией ими синтеза белков-ферментов, контролирующих процессы восстановления энергетических веществ.

Для ресинтеза  энергетических веществ, распавшихся  во время работы, нужна не только энергия в доступной для использования  форме АТФ, но и вещества, которые  служат исходными субстратами в  процессах восстановления. Для ресинтеза  гликогена в мышцах используются внутренние субстратные фонды, в  частности молочная кислота и  глюкоза, образовавшаяся из веществ  неуглеводной природы. Но для выраженной суперкомпенсации гликогена этих источников недостаточно, необходимо поступление  добавочного количества углеводов  с пищей.

Если тренировочные  нагрузки совпадают с фазой суперкомпенсации веществ, то в это время в органах  и тканях содержание гликогена, креатинфосфата, белков и других веществ увеличено, что является биохимической основой  физических качеств человека: силы, быстроты, выносливости.

Явление суперкомпенсации веществ лежит в основе обоснования  принципов спортивной тренировки: повторности, регулярности, оптимального соотношения  работы и отдыха, принципа повышения  объема и интенсивности тренировочных  нагрузок.

Существует срочная и долговременная адаптация к нагрузке.

Под срочной подразумевают  различные адаптационные процессы в организме в ответ на однократное  воздействие тренировочной нагрузки, в основном это адаптация энергетического  обмена и активизация центральной  нервной системы, которая отвечает и за регуляцию энергетического  обмена.

Долговременная  адаптация – это суммирование результатов срочной адаптации. Долговременная адаптация не появляется сразу, она развивается постепенно.

Теперь можно  рассмотреть примеры влияния  тренировочной нагрузки в различных  фазах.

Проведение повторных  тренировок в фазе утраченной суперкомпенсации (слишком редкие тренировки) не сможет привести к закреплению тренировочного эффекта, так как каждая последующая  тренировка проводится после возвращения  функциональных возможностей организма  к исходному уровню.

Слишком частые тренировки, прерывающие стадию восстановления до достижения эффекта суперкомпенсации, приводят к отрицательному воздействию  тренировочных эффектов и снижению функциональных возможностей организма.

И только проведение повторных тренировок в фазе суперкомпенсации приводит к положительному взаимодействию тренировочных эффектов, закреплению следов срочной адаптации, росту тренируемой функции и формированию долговременной адаптации.

Но все вышеперечисленные  правила не стоит воспринимать как  единственно возможные, так, к примеру, можно проводить тренировки и  в стадии недовосстановления в течение  определенного периода времени, чтобы затем получить более мощный рост функциональных возможностей организма, или, возможно этот способ использовать, как тактический прием для  переноса фазы суперкомпенсации, как  это делают в силовых видах  спорта для того, чтобы во время  выхода спортсмена на помост человек  находился в фазе суперкомпенсации, обладая большими функциональными  и физическими возможностями.

Но различные  вещества органов и тканей восстанавливаются  гетерохронно.

Фаза суперкомпенсации креатинофосфата достигается через  несколько минут отдыха после  нагрузки, приводящей к существенному  уменьшению его запасов.

Фаза суперкомпенсации содержания гликогена в мышцах наступает  не раньше 2-3 дней после нагрузки, но к этому моменту уровень креатинофосфата  уже вступит в фазу утраченной суперкомпенсации.

Фаза суперкомпенсации для клеточных структур, которые  были разрушены или травмированы в ходе тренировки, требует еще  большего времени (до 2-3 недель), при  наступлении которого уровень гликогена  в мышцах уже может достигнуть исходного уровня.

Из этого можно  сделать вывод, что создать систему  тренировок, которая развивала бы одновременно в положительную сторону  все тренируемые функции, невозможно.

Но нужно стараться  варьировать интенсивностью и объемом  тренировок в течение определенного  времени (микроцикла), для того чтобы  к моменту его завершения получить суперкомпенсацию основных тренируемых  функций.

5. Укажите по изменению каких  биохимических показателей крови  можно судить о развитии сильного  утомления в организме при  мышечной деятельности. Каковы величины  этих показателей крови в покое  и при выполнении физических  упражнений в различных зонах  мощности? Объясните причины этих  изменений.

Установлено, что чем меньше продолжительность  упражнения и чем выше его интенсивность, тем большее значение в развитии утомления приобретают факторы, связанные с особенностями выполняемой  мышечной работы. При выполнении кратковременных  упражнений максимальной и субмаксимальной  мощности изначальное проявление основных признаков утомления связано  с особенностями протекания биоэнергетических  процессов в работающих мышцах, направленных на поддержание высокой скорости ресинтеза АТФ. Изменение показателей  механической производительности в  этих видах упражнений обнаруживается, как правило, в момент, когда запасы КрФ в работающих мышцах исчерпываются  более чем на половину исходных значений, а из-за резко увеличивающегося гликолиза  значительно снижается внутриклеточный  рН.

Изменения в концентрации АТФ при развитии утомления в процессе выполнения кратковременных интенсивных упражнений относительно невелики. Наибольшие изменения и наиболее тесную зависимость с происходящими при утомлении сдвигами в показателях силы и мощности обнаруживают концентрации АДФ, Н+ и лактата. Как известно, изменения концентрации приведенных выше метаболитов оказывают выраженное ингибирующее воздействие на АТФ-азу миозина – ключевой фермент, от которого зависит эффективность преобразования энергии макроэргических фосфатных связей АТФ в механическую работу мышц. С этой точки зрения, образование АДФ и накопление Н+ при сократительной активности мышц следует рассматривать в качестве главных факторов, ответственных за развитие утомления при выполнении кратковременных интенсивных упражнений.

Кроме указанных выше факторов, на развитие утомления в условиях кратковременных  упражнений максимальной и субмаксимальной мощности заметное влияние оказывает снижение внутримышечных запасов гликогена. В состоянии утомления после выполнения кратковременных интенсивных упражнений наблюдается выраженное снижение запасов гликогена в быстросокращающихся волокнах, в то время как в состоянии утомления после длительной умеренной работы наибольшие сдвиги в содержании гликогена наблюдаются в медленносокращающихся волокнах. При этом образование молочной кислоты в процессе гликолитического расщепления гликогена во время выполнения кратковременных интенсивных упражнений взаимосвязано с уменьшением мощности работы из-за утомления.

При высокой частоте стимуляции работающих мышц в условиях кратковременных  интенсивных упражнений заметный вклад  в развитие утомления вносят нарушение  электрохимического сопряжения при  передаче возбуждения с нерва на мышцу и изменения в деятельности ЦНС из-за развития охранительного торможения, а также нарушения нервной трофики и мозгового кровообращения, изменения концентрации неорганического фосфата, инозинмонофосфата, накопления аммиака в тканях.

Основными причинами утомления при выполнении длительных упражнений большой и  умеренной мощности становятся факторы, связанные со снижением уровня энергообеспечения работающих мышц (исчерпание внутримышечных запасов гликогена, накопление продуктов неполного окисления жиров, избыточное накопление МН3 и ИМФ, развитие гипогликемического состояния), а также нарушение электрохимического сопряжения в работающих мышцах и ухудшение деятельности ЦНС в условиях выраженной гипертермии, дегидратации и сдвига электролитного баланса организма. Таким образом, при выполнении длительных упражнений большой и умеренной мощности причины, приводящие к возникновению утомления, носят комплексный характер.