| ДОМ | МЕНЮ | ДОКИ | ПОИСК |
Физические нагрузки вызывают заметные преобразования в различных органах и системах. Весь организм адаптируется к мышечной деятельности.
Под влиянием длительных физических нагрузок в организме занимающихся происходит адаптивная перестройка различных органов и систем, обеспечивающая лучшее приспособление его к интенсивной работе в тренировочный период. Однако специфические изменения в тех или иных функциональных системах неодинаковы. (см. Тесты на физическую работоспособность)
Мышцы являются основным двигательным механизмом (см. рис. Мышцы человека). Скелетные мышцы прикрепляются к костям и другим структурам либо непосредственно при помощи фиброзных сухожилий (апоневрозов). Сокращение скелетных мышц осуществляется посредством соматических нервов, управляемых вегетативной нервной системой (ВНС).
Мышцы человека (по В.П. Воробьеву, 1938)
а — вид спереди: 1 — лобная мышца, 2 — круговая мышца глаза, 3 — круговая мышца рта, 4 — жевательная мышца, 5 — подкожная мышца шеи, 6 — грудино-ключично-сосцевидная мышца, 7 — дельтовидная мышца, 8 — большая грудная мышца, 9 — двухглавая мышца плеча, 10 — прямая брюшная мышца, 11 — наружная косая мышца живота, 12 — внутренняя и широкая мышца, 13 — икроножная мышца, 14 — трехглавая мышца плеча, 15 — широчайшая мышца спины, 16 — зубчатая передняя мышца, 17 — портняжная мышца, 18 — четырехглавая мышца бедра, 19 — наружная широкая мышца, 20 — сухожилие четырехглавой мышцы бедра, 21 — передняя большеберцовая мышца,
б — вид сзади: 1 и 2 — разгибатели предплечья, 3 — трапециевидная мышца, 4 — широчайшая мышца спины, 5 — наружная косая мышца живота, 6 — большая ягодичная мышца, 7 — полусухожильная и полуперепончатая мышца, 8 — двуглавая мышца бедра, 9 — икроножная мышца, 10 — пластырная мышца, 11 — дельтовидная мышца, 12 — трехглавая мышца плеча, 13 — ахиллово сухожилие.
Подробнее о мышцах человека в разделе анатомия: "Мышцы человека"
В состоянии покоя уровень метаболизма скелетных мышц невелик, а при максимальных физических нагрузках он может возрасти более чем в 50 раз. Одновременно большая нагрузка падает на систему транспортировки продуктов обмена — тканевую жидкость и кровь. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам им необходимо доставлять нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена — воду, углекислый газ и др. (см. Массаж при гипертонической болезни) Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от органов, снабжающих мышцы кровью, — систем кровообращения и дыхания.
Один из основных процессов превращения энергии — окисление глюкозы:
C6H12O6 + 6СO2 --› окисление 6CO2 + 6H20 + 686 ккал (на 1 грамм-молекулу).
Освободившаяся при этом энергия используется в разных физиологических процессах и в первую очередь при мышечном сокращении.
Химические соединения могут окисляться также в реакции дегидрирования, при отщеплении водорода:
АН2 + В --› В + ВН2,
где окисленная субстанция А — донатор водорода, восстановленное содержание В — акцептор водорода. В окислительно-восстановительных реакциях переносчики водорода обычно действуют вместе с катализаторами — ферментами и коферментами. Одна группа ферментов (флавопротеиды и система цитохромов) в качестве акцептора водорода может использовать непосредственно молекулярный кислород. Это аэробное окисление. Другие акцепторы водорода участвуют в анаэробном окислении.
Главным источником энергии при мышечном сокращении являются поступающие в организм с пищей углеводы и жиры. (см. Масличные растения)
В самой мышечной клетке превращение энергии обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом (KФ). Накопление и освобождение энергии происходит путем присоединения или отщепления фосфатных групп. После отщепления фосфорной кислоты от молекулы АТФ с помощью фермента аденозинтрифосфатазы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и освобождается энергия:
АТФ --› АДФ + Н3РО4 + 8 ккал.
На рис. "Основные пути преобразования энергии в организме" схематично представлены основные пути превращения энергии, необходимой для мышечного сокращения и других биологических процессов. В скелетной мускулатуре концентрация микроэргических соединений АТФ и KФ в среднем составляет 24,6 и 76,8 кмоль на 1 г сухой массы мышц соответственно (E. Hultman, J. Bergstrom, 1973) Под влиянием триггерного нервного импульса АТФ расщепляется до АДФ. Часть освобожденной энергии используется при мышечном сокращении. Таким образом мышцы превращают химическую энергию в механическую работу. В зависимости от специфики активизированных клеток потенциальная энергия макроэргических соединений может превратиться в электричество, осмотическое давление, тепло, а также использоваться в биологическом синтезе.
Основные пути преобразования энергии в организме
Основные пути преобразования энергии в организме (P.O. Astrand, K.M. Rodahl, 1970)
Запас АТФ в мышцах небольшой. Для поддержания активности тканей на определенном уровне необходим быстрый ресинтез АТФ. Последний происходит в процессе рефосфолирования при соединении АДФ и фосфатов. Наиболее доступным веществом, используемым для синтеза АТФ, является креатинфосфат, легко передающий свою фосфатную группу на АДФ: (см. Мясные продукты)
KФ + АДФ ‹--› Kреатин + АТФ.
Kонцентрация KФ в мышцах в 3—4 раза больше в сравнении с АТФ. Умеренное (на 20—40%) снижение содержания АТФ сразу компенсируется за счет KФ. Истощение запасов самого KФ зависит от величины нагрузки. При физической работе с максимальной интенсивностью запасы креатинфосфата расходуются в первую минуту (E. Hultman et al., 1967). После этого освободившиеся фосфатные группы соединяются с глюкозой (глюкозо-6-фосфат, см. рис. "Основные пути преобразования энергии в организме") и подключается следующий источник знергообразования — окисление гликогена. Процесс гликолиза более инертен и достигает максимума не ранее чем на 1—2-й минуте работы.
Гликоген и глюкоза расщепляются до пировиноградной кислоты. Этот процесс может проходить в анаэробных условиях. В результате реакции образуются богатые энергией фосфаты. Подобное анаэробное окисление возможно благодаря одновременному восстановлению кофермента никотинамидадениндинуклеотида (НАД), действующего в качестве акцептора водорода или переносчика электронов. НАД•Н2 снова окисляется в реакции дегидрогенирования, где пировиноградная кислота, присоединяя атомы водорода, превращается в молочную. Таким образом возобновляются запасы НАД, и процесс гликолиза, поставляющий энергию для ресинтеза АТФ, может продолжаться. Однако в анаэробных условиях активность клеток не может быть длительной. (см. Системы долголетия) Она лимитируется возрастанием концентрации молочной кислоты, а также уменьшением запасов гликогена или глюкозы.
При анаэробном окислении (см. рис. "Основные пути преобразования энергии в организме") НАД•Н2 окисляется молекулярным кислородом:
2НАД•H2 + O2 --› 2НАД + H2O.
В трикарбоновом цикле Kребса пировиноградная кислота постепенно расщепляется до углекислого газа и водорода, водород соединяется с кислородом и образует воду. Большая часть освобожденной энергии используется для ресинтеза АТФ.
Образование АТФ можно рассматривать как главную цель тканевого дыхания. В аэробных условиях присоединение третьей молекулы фосфорной кислоты к АДФ происходит с участием кислорода. Поэтому процесс обозначается как окислительное фосфорилирование. Процессы цикла Kребса осуществляются на внутренних мембранах особых клеточных образований — митохондрий.
При легкой или умеренной физической нагрузке к мышечным клеткам доставляется достаточное количество кислорода (O2). Образовавшийся здесь НАД•Н2 полностью окисляется акцептором водорода — молекулярным кислородом. Полностью окисляется также пировиноградная кислота. При возрастании нагрузки увеличивается расщепление гликогена, а также скорость восстановления НАД. Наконец, наступает момент, когда система транспорта O2 уже не справляется с доставкой необходимого количества О2. В роли акцептора водорода начинает фигурировать пировиноградная кислота, и в результате реакции окисления НАД•Н2 образуется молочная кислота. (см. Kлассификация нагрузочных тестов)
В цикл Kребса могут включаться также жирные кислоты и даже аминокислоты. Однако в нормальных условиях белки в качестве источника энергии не используются.
В общей форме превращение энергии в мышечных клетках может быть представлено следующим образом:
В анаэробных условиях:
АТФ ‹--› АДФ + Ф + Ф + свободная энергия (Ф-фосфатная группа);
KФ + АДФ ‹--› Kреатин + АТФ;
Гликоген или глюкоза + Ф + АДФ --› Молочная кислота + АТФ.
В аэробных условиях:
Гликоген и свободные жирные кислоты + Ф + АДФ + О2 --› СО2 + Н2О + АТФ.
Следует отметить, что при полном аэробном окислении глюкозы и гликогена энергии для ресинтеза освобождается немного больше, чем в анаэробном процессе. По сравнению с последним глюкоза в аэробных условиях на одну грамм-молекулу может образовать в 19 раз больше АТФ (P.O. Astrand, K.M. Rodahl, 1970).
Аэробные возможности проявляются при физических нагрузках большой и умеренной интенсивности (мощности), когда в процессе работы нужно полностью покрыть кислородные потребности. При нагрузках равномерной интенсивности потребления кислорода (steady state) обычно остается постоянным длительное время. При кратковременных упражнениях (нагрузках) высокой интенсивности, когда невозможно доставить необходимое количество O2 к работающим мышцам, большое значение имеет так называемое анаэробное воспроизводство кислорода. Kак уже говорилось, механизмы этих двух видов энергопродукции сложны и зависят от многих обстоятельств.
Различные виды физической работы осуществляются с помощью мышечной системы (см. рис. Мышцы человека), на долю которой приходится до 40% массы тела. Различают статическую и динамическую мышечную работу. (см. Командный спорт)
При статической работе мышечное сокращение не связано с движением частей тела. Например, мускулатура, обеспечивающая позу сидящего или стоящего человека, выполняет статическую работу.
Динамическая работа — это когда отдельные части тела человека перемещаются. Физическая активность человека складывается из статической и динамической работы. Следует отметить, что при статической работе переносимость нагрузки зависит от функционального состояния тех или иных мышечных групп, а при динамической — еще и от эффективности систем, поставляющих энергию (сердечно-сосудистой, дыхательной), а также от их взаимодействия с другими органами и системами.
Максимальное напряжение, а также максимальное время напряжения, которое способна развивать и удерживать определенная группа мышц, зависят от ее локальной функциональной мощности. В условиях динамической работы выносливость и максимальная мощность определяются эффективностью механизмов энергопродукции и их согласованностью с другими функциональными системами организма.
Работа может быть локальной, регионарной и общей. Если в работе задействованы до трети общей мышечной массы тела, то ее обозначают как локальную. В регионарной работе участвуют от трети до двух третей всей мускулатуры тела. При активации еще большего количества мышечной массы работа определяется как общая.
Практическое значение имеет классификация интенсивности мышечной работы в зависимости от расхода энергии, исходя из максимума аэробных возможностей обследуемого. Максимум аэробных возможностей наиболее полно характеризуется максимумом потребления кислорода — VO2max (аэробной мощности). Согласно классификации, данной Soula et al. (1961), в тяжести работы различают 5 ступеней:
1) очень тяжелая работа, при которой кислородный запрос превышает аэробную мощность организма и превращение энергии происходит в анаэробных условиях, максимальная продолжительность такой работы — несколько минут; (см. Сложнокоординационный спорт)
2) работа на уровне 75—100% аэробной мощности индивидуума обозначается как максимальная, продолжительность непрерывной такой работы от 30 мин до 3 ч.;
3) субмаксимальная работа соответствует 50—75% аэробной мощности индивидуума;
4) интенсивная работа, при которой используется 25—50% аэробной мощности, сюда относится большинство разновидностей так называемого физического труда;
5) при легкой работе расход энергии не превышает 25% аэробной мощности.
Практическое значение имеет классификация нагрузок, принятая в двигательном тестировании, мы будем ее придерживаться в дальнейшем изложении. По этой классификации максимальной считают нагрузку, соответствующую максимуму аэробной мощности (то есть на уровне VO2max).
Нагрузки меньшей мощности обозначаются как субмаксимальные. Для определения аэробной производительности в субмаксимальных тестах нагрузку обычно дают до 75% от аэробной мощности. Если нагрузка превышает границу, при которой потребление кислорода достигает максимальной величины, работу обозначают как супермаксимальную. (см. Массаж при заболеваниях)
Физические нагрузки проводят к изменениям основных показателей функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Знание закономерностей необходимо для суждения о функциональном состоянии организма. Поэтому так важно контролировать средние параметры нагрузок.
Ниже представлены стенды для контроля сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека.
Подробнее см. статью Оценка физического развития
В.И. Дубровский,
академик РАЕН, МАНПО и Нью-Йоркской академии наук,
доктор медицинских наук, профессор
А.В. Дубровская, врач-педиатр
Биологическая адаптация человека к работе — эволюционно возникшее приспособление организма человека к условиям среды, выражающееся в изменении внешних и внутренних особенностей органа, функции или всего организма к изменяющимся условиям среды и работы.
В процессе приспособления организма к новым условиям выделяют два процесса — фенотипическую или индивидуальную адаптацию, которую более правильно называть акклиматизаций и генотипическую адаптацию, осуществляемую путем естественного отбора полезных для выживания признаков.
При фенотипической адаптации организм непосредственно реагирует на новую среду, что выражается в фенотипических сдвигах, компенсаторных физиологических изменениях, которые помогают организму сохранить в новых условиях равновесие со средой. При переходе к прежним условиям восстанавливается и прежнее состояние фенотипа, компенсаторные физиологические изменения исчезают.
При генотипической адаптации в организме происходят глубокие морфо-физиологические сдвиги, которые передаются по наследству и закрепляются в генотипе в качестве новых наследственных характеристик популяций, этнических групп и рас. (см. Основной курс атлетической подготовки)
Понятие адаптация оказалось исключительно плодотворным в разработке критериев норм здоровья и болезни. По определению В.В. Парина, здоровье представляет собой оптимальное состояние организма, при котором обеспечивается максимальная адаптивность к работе. Любое уменьшение приспособительных возможностей представляет одновременно и снижение уровня здоровья и в определенном смысле приближение к патологии. Поэтому болезнь можно рассматривать как нарушение нормальной физиологической адаптации к повседневным условиям, а больным нужно считать того, кто неспособен выполнять определенную работу, либо, выполняя ее он смещает некоторые жизненно важные параметры организма за пределы нормы.
В зависимости от длительности действия неадекватного фактора и степени морфо-функциональных перестроек выделяют три этапа адаптации: начальный, этап неустановившейся адаптации и долговременную, установившуюся адаптацию или состояния адаптивности. Невозможность обеспечить формирование адекватных приспособительных реакций приводит к частичной адаптации, либо к срыву адаптации — дезадаптации. Дезадаптация может возникнуть также и как следствие изначальной неполноценности какой-либо системы.
Изучение адаптации человека к физической работе неразрывно связано с характеристикой среды его обитания. Механизмы адаптации можно понять только тогда, когда детально изучены условия, к которым человек должен адаптироваться. Чем необычнее и сложнее для человека новые экологические условия, тем тяжелее протекает у него адаптация.
У пожилых и больных адаптационные возможности значительно ниже, чем у молодых и здоровых людей. Но в некоторых районах даже они не могут полностью адаптироваться. А.П. Авцын подчеркивал, что иногда в силу тех или иных причин резервы организма истощаются прежде, чем достигнута адаптация. (см. Возрастные особенности тренировки)
Иногда адаптационные резервы истощаются после того, как организм в течении некоторого периода был в состоянии адаптированности. В обоих случаях наступает дезадаптация, которая может принять различные формы:
1) дезадаптация с недостаточной способностью к восстановлению, когда работоспособность практически сохранена, но она неустойчива и невысока;
2) дезадаптация с явным дефектом, что ведет к снижению или утрате трудоспособности и даже к инвалидности;
3) дезадаптация со скрытым дефектом, который выявляется только с течением времени или под влиянием сверхнагрузки (например, с спорте);
4) дезадаптация с сохранением работоспособности, но с утратой фертильности или приобретением потенциальной тератогенности в последующих поколениях, что связано с повреждением генома клеток репродуктивной системы.
Исследования по адаптации человека к физической работе приобрели особое значение в связи с интенсивным развитием НТР, выходом людей за пределы привычной для них среды обитания — освоение экстремальных районов (Арктика, Антарктика, пустыни, океанический шельф, высокогорья), космического пространства. Одновременно возникла необходимость изучать адаптацию к новым факторам среды — радиация, химическое загрязнение, шум, вибрация, электромагнитные поля.
Решение теоретических и прикладных вопросов экологии человека выдвинуло проблему типизации территории на основе оценки возможности большинства населения адаптироваться в этих районах. Это позволяет решать принципиальный вопрос о пригодности или непригодности тех или иных районов для формирования постоянного населения из пришлых контингентов. (см. Атлетизм для женщин)
В пределах Российской Федерации выделены следующие типы территорий:
1. Экстремальные, где эффективная адаптация большей части пришлого населения протекает с критическим напряжением адаптационных систем организма, с тенденцией к декомпенсации.
2. Дискомфортные, где эффективная адаптация большей части переселенцев сопровождается очень сильным напряжением адаптационных систем организма, с затрудненной компенсацией.
3. Гипокомфортные, где адаптация большей части переселенцев протекает с сильным напряжением адаптационных систем организма с постепенной компенсацией.
4. Прекомфортные, где адаптация пришлого населения сопровождается умеренным напряжением адаптационных систем организма и имеет тенденцию к быстрой компенсации.
5.Комфортные, где адаптация большей части переселенцев протекает быстро и безболезненно.
Важная составная часть теории адаптации — концепция о биосоциальной плате за адаптацию, сформулированная А.П. Авцыным. В экстремальных условиях, требующих максимального напряжения адаптационных систем организма, адаптированность человека достигается только ценой определенной биосоциальной платы. (см. Стадион своими руками)
Высокая степень адаптированности к экстремальным условиям — это своеобразная биосоциальная специализация, сопровождающаяся крайним напряжением вполне определенных систем — от организменного до молекулярного. В результате такого напряжения индивидуум приобретает те или иные свойства. Однако, это, как правило, достигается за счет утраты или существенного изменения его свойств, которыми он ранее располагал.
Литература:
1. Экология человека. Понятийно-терминологический словарь. — Ростов-на-Дону. Б.Б. Прохоров. 2005.
2. Алексеева Т.И., Козлов А.И., Курбатова О.Л. и др. Экология человека: учебное пособие. – М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. – 160 с.
3. Андерсон Дж. М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек: Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 166 с.
4. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: учебное пособие. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005. –736 с.
Фото с сайта PxHere Team
Английский
классификация физической работы – physical activity classification
<< Назад: Физкультура и спорт, избранные статьи
Рекомендуем Вам посмотреть популярные разделы сайта myvaleology.com: MENU с описанием разделов | |||
| СОЦСЕТИ | ВКЛАД | ДИЕТА | СПОРТ |
 |
 |
|
Версия all4-8 |
Copyright © VZOJ 2006-2025. Все права защищены. При перепечатке или цитировании материалов сайта myvaleology.com, пожалуйста, ставьте ссылку на сайт myvaleology.com :
<a href="https://myvaleology.com">Здоровый образ жизни</a>
Права на фотографии принадлежат их авторам.