Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием направленной физической тренировки

утомительной. Для нетренированного стандартная работа может оказаться

относительно трудной, выполняется им с напряжением, характерным для тяжелой

работы, и вызывает утомление, тогда как для тренированного та же нагрузка

будет относительно легкой, потребует меньшего напряжения и не вызовет

большого утомления.

Эти два взаимосвязанных результата тренировки — возрастающая

экономичность и уменьшающаяся утомительность работы — отражают ее

физиологическое значение для организма. Явление экономизации обнаружилось,

как было показано выше, уже при исследовании организма в состоянии покоя.

Тренированный расходует при предельной работе больше энергии, чем

нетренированный, а объясняется тем, что сама работа, произведенная

тренированным, превышает величину работы, которую может выполнить

нетренированный. Экономизация проявляется в несколько меньшем расходе

энергии на единицу работы, однако весь объем работы у тренированного при

предельной работе настолько велик, что общая величина затраченной энергии

оказывается очень большой.

Тесная связь наблюдается между максимальным потреблением кислорода и

тренированностью. Максимальное потребление кислорода сопровождается

максимальной интенсивностью легочного дыхания, которое у

высокотренированных спортсменов достигает значительно больших величин, чем

у малотренированных.

Если выполняемая предельная работа характеризуется высокой интенсивностью

анаэробных реакций, то она сопровождается накоплением продуктов анаэробного

распада. Оно больше у тренированных спортсменов, чем у нетренированных.

Значительные изменения в химизме крови во время работы говорят о том, что

центральная нервная система тренированного организма обладает устойчивостью

к действию резко измененного состава внутренней среды. Организм

высокотренированного спортсмена обладает повышенной сопротивляемостью к

действию факторов утомления, иначе говоря, большой выносливостью. Он

сохраняет работоспособность при таких условиях, при которых нетренированный

организм вынужден прекратить работу.

Функциональные показатели тренированности при выполнении предельно

напряженной работы в циклических видах двигательной деятельности

обусловливаются мощностью работы. Так, из приведенных данных видно, что при

работе субмаксимальной и максимальной мощности наибольшее значение имеют

анаэробные процессы энергообеспечения, т.е. способность адаптации организма

к работе при существенно измененном составе внутренней среды в кислую

сторону. При работе большой и умеренной мощности главным фактором

результативности является своевременная и удовлетворяющая доставка

кислорода к работающим тканям. Аэробные возможности организма при этом

должны быть очень высоки.

При предельно напряженной мышечной деятельности происходят значительные

изменения практически во всех системах организма, и это говорит о том, что

выполнение этой напряженной работы связано с вовлечением в ее реализацию

больших резервных мощностей организма, с усилением обмена веществ и

энергии.

Таким образом, организм человека, систематически занимающегося активной

двигательной деятельностью, в состоянии совершить более значительную по

объему и интенсивности работу, чем организм человека, не занимающегося ею.

Это обусловлено систематической активизацией физиологических и

функциональных систем организма, вовлечением и повышением их резервных

возможностей, своего рода тренированностью процессов их использования и

пополнения. Каждая клетка, их совокупность, орган, система органов, любая

функциональная система в результате целенаправленной систематической

упражняемости повышают показатели своих функциональных возможностей и

резервных мощностей, обеспечивая в итоге более высокую работоспособность

организма за счет того же эффекта упражняемости, тренированности

мобилизации обменных процессов.

Обмен веществ и энергии

Основной признак живого организма — обмен веществ и энергии. В организме

непрерывно идут пластические процессы, процессы роста, образования сложных

веществ, из которых состоят клетки и ткани. Параллельно происходит обратный

процесс разрушения. Всякая деятельность человека связана с расходованием

энергии. Даже во время сна многие органы (сердце, легкие, дыхательные

мышцы) расходуют значительное количество энергии. Нормальное протекание

этих процессов требует расщепления сложных органических веществ, так как

они являются единственными источниками энергии для животных и человека.

Такими веществами являются белки, жиры и углеводы. Большое значение для

нормального обмена веществ имеют также вода, витамины и минеральные соли.

Процессы образования в клетках организма необходимых ему веществ,

извлечение и накопление энергии (ассимиляция) и процессы окисления и

распада органических соединений, превращение энергии и ее расход

(диссимиляция) на нужды жизнедеятельности организма между собой тесно

переплетены, обеспечивают необходимую интенсивность обменных процессов в

целом и баланс поступления и расхода веществ и энергии.

Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тканей тела

обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев.

Обмен белков

Белки — необходимый строительный материал протоплазмы клеток. Они

выполняют в организме специальные функции. Все ферменты,

многие гормоны, зрительный пурпур сетчатки, переносчики кислорода, защитные

вещества крови являются белковыми телами. Белки состоят из белковых

элементов — аминокислот, которые образуются при переваривании животного и

растительного белка и поступают в кровь из тонкого кишечника. Аминокислоты

делятся на незаменимые и заменимые. Незаменимыми называются те, которые

организм получает только с пищей. Заменимые могут быть синтезированы в

организме из других аминокислот. По содержанию аминокислот определяется

ценность белков пищи. Вот почему белки, поступающие с пищей, делятся на две

группы: полноценные, содержащие все незаменимые аминокислоты, и

неполноценные, в составе которых отсутствуют некоторые незаменимые

аминокислоты. Основным источником полноценных белков служат животные белки.

Растительные белки (за редким исключением) неполноценные.

В тканях и клетках непрерывно идет разрушение и синтез белковых структур. В

условно здоровом организме взрослого человека количество распавшегося белка

равно количеству синтезированного. Так как баланс белка в организме имеет

большое практическое знамение, разработано много методов его изучения.

Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нервным

путями (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг).

Обмен углеводов.

Углеводы делятся на простые и сложные.Простые углеводы называются

моносахаридами. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро

всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы построены из двух или

многих молекул моносахаридов. Соответственно они называются дисахаридами и

полисахаридами.

Углеводы поступают в организм с растительной и частично с животной пищей.

Они также синтезируются в организме из продуктов расщепления аминокислот и

жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в таком виде

откладываются в организме.

Значение углеводов. Углеводы — важная составная часть живого организма.

Однако их в организме меньше, чем белкой и жиров, они составляют всего лишь

около 2% сухого вещества тела. Углеводы в организме главный источник

энергии. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы.

Клетки головного мозга в отличие от других клеток организма не могут

депонировать глюкозу. У практически здорового человека автоматически

поддерживается оптимальный уровень глюкозы в крови (80—120 мг%).

Регуляция углеводного обмена. Депонирование углеводов, использование

углеводных запасов печени и все другие процессы углеводного обмена

регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции

углеводного обмена имеет и кора больших полушарий. Одним из примеров этого

может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у

спортсменов в предстартовом состоянии.

Обмен жиров

Жиры-важный источник энергии в организме, необходимая составная часть

клеток. Излишки жиров могут депонироваться в организме.

Откладываются они главным образом в подкожной жировой

клетчатке, сальнике, печени и других внутренних органах.

В желудочно-кишечном тракте жир распадается на глицерин и жирные кислоты,

которые всасываются в тонких кишках. Затем он вновь синтезируется в клетках

слизистой кишечника. Образовавшийся жир качественно отличается от пищевого

и является специфическим для человеческого организма. В организме жиры

могут синтезироваться также из белков и углеводов.

Жиры, поступающие в ткани из кишечника и из жировых депо, путем сложных

превращений окисляются, являясь, таким образом, источником энергии. При

окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. Как энергетический

материал жир используется при состоянии покоя и выполнении длительной

малоинтенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной

деятельности окисляются углеводы. Но через некоторое время, в связи с

уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их

расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько

интенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается

в результате расщепления жира.

Жир используется как пластический и энергетический материал, покрывает

различные органы, предохраняя их от механического воздействия. Скопление

жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов. Подкожная

жировая клетчатка, являясь плохим проводником тепла, защищает тело от

излишних теплопотерь. Пищевой жир содержит некоторые жизненно важные

витамины.

Обмен жира и липидов в организме сложен. Большую роль в этих процессах

играет печень, где осуществляется синтез жирных кислот из углеводов и

белков. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При

голодании жировые запасы служат источником углеводов.

Регуляция жирового обмена. Обмен липидов в организме регулируется

центральной нервной системой. При повреждении некоторых ядер гипоталамуса

жировой обмен нарушается и происходит ожирение организма или его истощение.

Обмен воды и минеральных веществ.

Человеческий организм на 60% состоит из

воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости — 25, печень —

70, скелетные мышцы — 75, кровь — 80, мозг — 85%. для нормальной

жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды,

очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма

крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и

минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами

или источниками энергии. Но без воды не могут протекать обменные процессы.

Вода — хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно-

восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в

транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворенном состоянии,

либо в виде солей. Вода входит в состав пищеварительных соков, участвует в

удалении из организма продуктов обмена, среди которых содержатся и

токсические вещества, а также в терморегуляции.

Без воды человек может прожить не более 7—10 дней, тогда как без пищи —

30—40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через почки (1700 мл), потом

через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (.300 мл).

Вода поступает в организм человека в «чистом виде» и в составе различных

продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. Суточная

потребность человека в воде составляет 2,0—2,5 л.

В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные

рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный

компонент регуляции. Регулятором водно-солевого обмена являются гормоны

коры надпочечников (альдостерон) и задней доли гипофиза

(антидиуретический).

Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуры белков, гормонов,

ферментов. Общее количество всех минеральных веществ в организме составляет

приблизительно 4—5% массы тела. Нормальная деятельность центральной нервной

системы, сердца и других органов протекает при условии строго определенного

содержания ионов минеральных веществ, за счет которых поддерживается

постоянство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости; они

участвуют в процессах секреции, всасывания, выделения и т.д.

Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и водой.

Хронический недостаток в пище минеральных веществ может приводить к

расстройству функций организма.

Нормальный рост и развитие организма зависят от поступления достаточного

количества Na. Ионы С1 идут на образование соляной кислоты в желудке,

играющей большую роль в пищеварении. Йод является важной составной частью

гормона щитовидной железы — тироксина, который принимает участие в

регуляции обмена веществ, а калий имеет определяющее значение в механизмах

возникновения и распространения возбуждения, связан с процессом костных

образований.

Витамины и ил роль

Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных

количествах, они регулируют реакции обмена веществ. Роль витаминов сходна с

ролью ферментов и гормонов. Целый ряд витаминов входит в состав различных

ферментов. При недостатке в организме витаминов развивается состояние,

называемое гиповитаминозом. Заболевание, возникающее при отсутствии того

или иного витамина, называется авитаминозом.

Витамин А. При авитаминозе А задерживаются процессы роста организма,

нарушается обмен веществ. Наблюдается также особое заболевание глаз,

называемое ксерофтальмией (куриная слепота).

Витамин D называют противорахитическим витамином. Недостаток его приводит

к расстройству фосфорного и кальциевого обмена. Комплекс расстройств

характеризует наблюдаемое у детей заболевание — рахит.

Витамины группы В. Недостаток или отсутствие витаминов группы В вызывает

нарушение обмена веществ, расстройство функций центральной нервной системы.

При этом наблюдается снижение сопротивляемости организма к инфекционным

болезням. Витаминами бодрости, повышенной работоспособности и крепких

нервов называют витамины группы В. Суточная норма витамина В для взрослого

2— 6 мг, при систематической спортивной деятельности эта норма должна

увеличиваться в 3—5 раз.

Витамин С называют противоцинготным. При недостатке его в пище (а больше

всего его содержится в свежих фруктах и овощах) развивается специфическое

заболевание — цинга, при которой кровоточат десны, а зубы расшатываются и

выпадают.

Кроме описанных здесь витаминов большое значение для жизнедеятельности

организма имеют фолиевая кислота, биотин, холин, витамин Е (фактор

размножения) и витамин К. Все они достаточно широко распространены в

природе, и при нормальном питании потребность в них полностью

удовлетворяется.

Если еще учесть, что многие витамины организм использует для построения

ферментов, участвующих в обмене веществ, то переоценить роль витаминизации

в обеспечении жизнедеятельности организма невозможно, тем более при

активной мышечной деятельности.

Обмен энергии

Обмен веществ и энергии — это взаимосвязанные процессы, разделение которых

связано лишь с удобством изучения. Ни один из этих процессов в отдельности

не существует. При окислении энергия химических связей, содержащаяся в

питательных веществах, освобождается и используется организмом. За счет

перехода одних видов энергии в другие и поддерживаются все жизненные

функции организма. При этом общее количество энергии не изменяется.

Соотношение между количеством энергии, поступающей с пищей, и величиной

энергетических затрат называется энергетическим балансом.

Питательные вещества можно замешать, учитывая их калорическую ценность.

Но для организма важна не только общая калорийность пищи. Если человек

достаточно долго потребляет только жиры или белки, или углеводы, в его

организме возникают глубокие изменения в обмене веществ. При этом

нарушаются пластические процессы в протоплазме клеток, наблюдается сдвиг

азотистого равновесия, образуются и накапливаются токсические продукты.

Таким образом, чтобы сохранять энергетический баланс, поддерживать

нормальную массу тела, обеспечивать высокую работоспособность и

профилактику различного рода патологических явлений в организме, необходимо

при полноценном питании увеличить расход энергии за счет повышения

двигательной активности, что существенно стимулирует обменные процессы.

Основной обмен является индивидуальной константой и зависит от пола,

возраста, массы и роста человека. У здорового человека он может держаться

на постоянном уровне в течение ряда лет. В детском возрасте величина

основного обмена значительно выше, чем в пожилом. Деятельное состояние

вызывает заметную интенсификацию обмена веществ. Обмен веществ при этих

условиях называется рабочим обменом.

Регуляция обмена веществ Русский физиолог И.П. Павлов (1849-

1936) установил, что функциональное состояние нервной системы может

изменять интенсивность обменных процессов. Способность нервной системы

менять характер питания (трофики) тканей получила наименование трофической

функции нервной системы.

В дальнейшем было установлено, что вегетативная нервная система оказывает

непосредственное трофическое влияние на деятельность всех органов. Особое

значение в регуляции обмена веществ имеет отдел промежуточного мозга —

гипоталамус. Разрушение этого отдела центральной нервной системы ведет к

целому ряду нарушений жирового, углеводного и других видов обмена.

Гипоталамус регулирует деятельность важной железы внутренней секреции —

гипофиза, который контролирует работу всех других желез внутренней

секреции, а те, в свою очередь, выделяя гормоны, осуществляют тонкую

гуморальную регуляцию обмена веществ на клеточном уровне. Различные гормоны

(инсулин, адреналин, тироксин) направляют деятельность ферментных систем,

которые регулируют обменные процессы в организме. Эта согласованная

взаимосвязь осуществляется в результате взаимодействия нервной и

гуморальной (жидкостной) систем регуляции.

Для регуляции основного обмена имеют существенное значение

условнорефлекторные факторы.

На основной обмен влияют многие гормоны. Например, тироксин резко

повышает основной обмен; при гипофункции щитовидной железы он снижается.

Наряду с другими факторами на величину обмена веществ и энергии

воздействуют характер питания, состав и количество принимаемой пищи.

Пищеварительные процессы повышают обмен веществ и энергии. Это называется

специфически-динамическим действием пищи. Оно продолжается в течение 5—6 ч

после ее приема. Степень увеличения обменных процессов зависит от того,

какие вещества перевариваются и всасываются. Наиболее сильным специфически-

динамическим действием обладают белки и аминокислоты. Поступление с пищей

Страницы: 1, 2, 3