Биохимические изменения в организме при утомлении

исчерпание запасов креатинфосфата в мышцах является основной причиной утомления при беге

При длительной мышечной нагрузке развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспособности. Такое состояние называется утомлением.

Можно определить утомление как состояние организма, возникающее вследствие длительной, напряженной деятельности и характеризующееся снижением работоспособности. Утомление не является патологическим состоянием организма.

Состояние утомления является сигналом, указывающим на приближение изменений в метаболизме, оно выполняет защитную функцию и предохраняет организм от чрезмерных степеней функционального истощения, опасных для жизни.

Центральная роль в развитии утомления принадлежит нервной системе. В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках, соответственно, нарушается синтез ацетилхолина в синаптических окончаниях нервных клеток.

Как уже отмечалось, ацетилхолин является нейромедиатором, который передает сигнал с нервного окончания на мышцу, инициируя мышечные сокращения.

В связи с этим при недостаточном количестве ацетилхолина нарушается нервно-мышечная передача, что приводит к нарушениям в деятельности двигательного аппарата.

При развитии утомления работающая мышца также теряет свои источники энергии: АТФ, креатинфосфат, гликоген.

Внимание!

Состояние утомления характеризуется угнетением деятельности желез внутренней секреции, что влечет за собой уменьшение синтеза гормонов, приводя к снижению активности ряда ферментов. В первую очередь страдает АТФ-аза миозина.

Это приводит к снижению скорости расщепления АТФ в миофибриллах, что вызывает снижение мощности выполняемой работы.

В состоянии утомления снижается активность ферментов дыхательной цепи, что приводит к нарушению реакций синтеза АТФ в процессе аэробного окисления субстратов.

Для поддержания необходимого уровня АТФ в организме происходит увеличение интенсивности реакций гликолиза. Это приводит к накоплению молочной кислоты.

При этом происходит закисление внутренней среды организма, в том числе снижение рН крови.

При выполнении спортсменами интенсивных физических нагрузок наблюдается снижение рН крови до 7,25-7,15 при норме 7,4.

В период соревнований, когда нагрузки достигают максимальной величины, в ряде случаев зарегистрировано снижение рН крови до 7,0-6,9.

Такое закисление крови приводит к нарушению гомеостаза; субъективно это проявляется в том, что у спортсменов появляются боли в мышцах, тошнота, головокружение.

Важно!

В этих условиях происходит закисление и мышечной ткани, вызванное внутриклеточным метаболическим ацидозом, что приводит к быстрому развитию последовательной цепи событий, приводящих к утомлению мышц.

Чем более интенсивная работа выполняется, тем значительнее биохимические изменения, происходящие в мышечной ткани.

Снижение рН в мышечных волокнах отражается на скорости сократительных процессов, снижается активность миозиновой АТФ-азы, уменьшается скорость сокращения актиномиозинового комплекса, увеличивается связывание катионов кальция с белками саркоплазматического ретикулума, изменяется активность ключевых ферментов гликолиза. Последовательность событий, происходящих при утомлении, представлена на рис. 14. Кроме того, внутриклеточный ацидоз вызывает усиление катаболизма мышечных белков, что сопровождается накоплением мочевины в мышечной ткани.

Утомление может развиваться медленно, в результате длительной работы, и быстро, в результате кратковременной и напряженной работы. Эти две формы утомления различаются по ряду биохимических показателей.

Как правило, при интенсивной кратковременной работе основной причиной утомления является развитие охранительного торможения в центральной нервной системе, возникающее из-за нарушения баланса АТФ/АДФ, связанного с образованием g-аминомасляной кислоты.

При продолжительной работе основными причинами утомления являются процессы, приводящие к нарушению энергообеспечения мышцы.

Рис. 14. Схема развития утомления при выполнении кратковременных максимальных

физических нагрузок

Источник: http://fitnessvopros.com/3ys.ru/biokhimicheskie-osnovy-myshechnoj-deyatelnosti/biokhimicheskie-izmeneniya-v-organizme-pri-utomlenii.html



Биохимические изменения при утомлении

При любой длительной мышечной деятельности развивается состояние, характеризующееся временным снижением работоспособности, — состояние утомления.

Читайте так же:  Как правильно бегать начинающим

Это нормальное состояние организма, играющее защитную роль.

Оно сигнализирует о приближении неблагоприятных биохимических и функциональных сдвигов, возникающих в процессе работы, и для их предотвращения автоматически снижает интенсивность мышечной деятельности.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках, нарушается синтез ацетилхолина, деятельность ЦНС, замедлятся скорость переработки сигналов, в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием γ-аминомасляной кислоты.

Совет!

Угнетается деятельность желез внутренней секреции, снижается активность ферментов, в первую очередь, миозиновой АТФазы. Уменьшается скорость выполнения работы. Уменьшается активность ферментов аэробного окисления и сопряжение реакций окисления и фосфорилирования.

Для поддержания уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся закислением внутренней среды и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых соединений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (креатинфосфата, гликогена). Накапливаются продукты распада (лактат, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутриклеточной среды. Причины развития утомления мышцах не совсем ясны.

В большинстве случаев оно рассматривается как комплексное явление, при котором причиной снижения работоспособности может быть выход из строя одного компонента в сложной взаимосвязанной системе органов и функций, обеспечивающих выполнение работы, или нарушение взаимосвязи между ними.

Роль ведущего звена в развитии утомления может принимать на себя любой орган, если нагрузка для него окажется неадекватной.

Первопричиной утомления может стать: 1) снижение энергетических ресурсов; 2) уменьшение активности ключевых ферментов из-за угнетающего действия продуктов метаболизма тканей; 3) нарушение целостности функционирующих структур из-за недостаточности их пластического обеспечения; 4) изменение нервной и гормональной регуляции и др. Установить в каждом конкретном случае ведущее звено можно только на основе точных измерений и количественного анализа результатов выполнения работы.

При интенсивной кратковременной работе основной причиной утомления служит развитие охранительного торможения в центральной нервной системе из-за нарушения баланса АТФ/ФДФ и угнетение миозиновой АТФазы из-за продуктов обмена.

При относительной умеренной нагрузке и продолжительной работе основными причинами утомления становятся факторы, связанные с нарушением деятельности энергообеспечения и со снижением возбудимости мышц из-за выхода калия в межклеточное пространство.

Дата добавления: 2017-04-05; просмотров: 405;

Источник: http://fitnessvopros.com/poznayka.org/s89471t1.html



Биохимические изменения в мышцах при физической нагрузке

Изменения биохимических процессов в организме при мышечной деятельности зависят от мощности и продолжительности упражнения, а также от тренированности спортсмена.

Между мощностью работы и ее продолжительностью существует обратная зависимость – чем больше мощность работы, тем меньше время, которое можно ее выполнять. В предложенной задаче работа выполняется тренированным спортсменом в условиях соревнований, т.е.

при максимальном физическом напряжении. Следовательно, основным критерием, от которого зависит характер биохимических сдвигов, является продолжительность работы.

Внимание!

Хотя в каждом циклическом виде спорта имеются определенные особенности работы, тем не менее, на основе продолжительности работы можно судить о зоне мощности, в которой она выполняется, и о соотношении различных энергетических процессов.

При выполнении физической работы в мышцах происходят глубокие изменения, обусловленные прежде всего интенсификацией процессов ресинтеза АТФ.

Использование креатинфосфата в качестве источника энергии приводит к снижению его концентрации в мышечных клетках и накоплению в них креатина.

Практически при любой работе для получения АТФ используется мышечный гликоген. Поэтому его концентрация в мышцах снижается независимо от характера работы.

При выполнении интенсивных нагрузок в мышцах наблюдается быстрое уменьшение запасов гликогена и одновременное образование и накопление молочной кислоты. За счет накопления молочной кислоты повышается кислотность внутри мышечных клеток.

Увеличение содержания лактата в мышечных клетках вызывает также повышение в них осмотического давления, вследствие чего в миоциты из капилляров и межклеточных пространств поступает вода и развивается набухание мышц.

Продолжительная мышечная работа небольшой мощности вызывает плавное снижение концентрации гликогена в мышцах. В данном случае распад гликогена протекает аэробно, с потреблением кислорода.

Читайте так же:  Можно ли бегать вечером перед сном

Конечные продукты такого распада — углекислый газ и вода — удаляются из мышечных клеток в кровь.

Поэтому после выполнения работы умеренной мощности в мышцах обнаруживается уменьшение содержания гликогена без накопления лактата.

Важно!

Еще одно важное изменение, возникающее в работающих мышцах, — повышение скорости распада белков.

Особенно ускоряется распад белков при выполнении силовых упражнений, причем это затрагивает в первую очередь сократительные белки, входящие в состав миофибрилл.

Вследствие распада белков в мышечных клетках повышается содержание свободных аминокислот и продуктов их последующего расщепления — кетокислот и аммиака.

Другим характерным изменением, вызываемым мышечной деятельностью, является снижение активности ферментов мышечных клеток. Одной из причин уменьшения ферментативной активности может быть повышенная кислотность, вызванная накоплением в мышцах лактата.

И наконец, мышечная деятельность может привести к повреждениям внутриклеточных структур — миофибрилл, митохондрий, разнообразных биомембран.

Так, повреждение мембран саркоплазматического ретикулума ведет к нарушению проведения нервного импульса к цистернам, содержащим ионы кальция.

Нарушение целостности сарколеммы сопровождается потерей мышцами многих важных веществ, в том числе ферментов, которые через поврежденную сарколемму уходят из мышечных клеток в лимфу и кровь.

Повреждение мембран также негативно влияет на активность иммобилизованных ферментов, т. е. ферментов, встроенных в мембраны. Эти ферменты могут полноценно функционировать только при Наличии неповрежденной, целостной мембраны.

Совет!

Например, при мышечной работе может снижаться активность кальциевого насоса -фермента, встроенного в мембрану цистерн и обеспечивающего транспорт ионов кальция из саркоплазмы внутрь цистерн.

Другой Пример: при продолжительной физической работе уменьшается активность ферментов тканевого дыхания, локализованных во внутренней мембране митохондрий.

Пример:

Для примера возьмём тренировочную нагрузку – бег на 800 м. в течение 2 минут. Её можно отнести к зоне субмаксимальной мощности.

Выполняемая работа преимущественно анаэробного характера – 70%, и только 30% — вклад аэробного механизма энергообеспечения. До 30 секунд идет анаэробный алактатный путь – креатинфосфокиназная система энергообеспечения.

На 1-2 минутах достигает своего максимума анаэробный лактатный механизм – гликолиз, который и является ведущей системой энергообеспечения данной нагрузки.

Аэробный путь ресинтеза АТФ при данной нагрузке задействован незначительно.

Биохимические изменения в скелетных мышцах при такой нагрузке:

КрФ (креатинфосфат) уже к 45 секунде затрачивается до минимума (ок. 5 ммоль.кг-1 сырой ткани).

Концентрация гликогена в мышцах уменьшается примерно на 15-20% на 1-2 минуте физической работы.

Потребление кислорода уже на 2 минуте максимально – до 100%.

Незначительно тратится белок. Увеличивается поступление в мышцы аммиака, свободных аминокислот и пептидов.

Изменения в организме при адаптации к физическим нагрузкам

Внимание!

При адаптации к физическим нагрузкам происходят определенные изменения в работающих мышцах и в организме в целом. Можно выделить следующие основные направления развития адаптационных изменений:

Увеличение энергетических ресурсов (КрФ, гликоген мышц).

При данной работе в основном тратится гликоген из быстрых мышечных волокон. При адаптации к такой работе произойдет увеличение запасов гликогена примерно на 50-70% от исходного уровня. Так как в начале работы тратится КрФ, то при адаптации произойдет увеличение содержания КрФ в мышцах примерно на 58%. Также тратится белок, значит, при адаптации увеличится количество сократительных белков:

Читайте так же:  Как хорошо пробежать 3 км

— в саркоплазматическом ретикулуме на 54 %;

— в саркоплазме на 57%;

— в миофибриллах на 63%.

Толщина мышечных волокон увеличивается при постоянных тренировках примерно на 24%. Относительная масса мышц увеличивается на 32%.

Увеличение количества и активности ферментов, которые ускоряют реакции энергетического обмена

Количество и активность аденозинтрифосфатазы миозина увеличивается на 18%. Также увеличивается активность фосфорилазы и фосфофруктокиназы примерно на 30%.

Повышение эффективности энергетических процессов (повышение сопряженности окисления и фосфорилирования, увеличение доли аэробных процессов).

Скорость основного энергетического процесса при данной работе – гликолиза – возрастает на 56%. Увеличивается мощность данного процесса: возрастает скорость накопления молочной кислоты, а также скорость избыточного выделения СО2 (~ 35 мл.кг-1). Однако в процессе многолетней тренировки, скорость избыточного выделения СО2 может уменьшаться.

Увеличивается емкость гликолиза: повышается максимальное накопление молочной кислоты в крови (~32 ммоль.л-1) , максимальная величина кислородного долга (~50 мл.кг-1), а также максимальный сдвиг рН крови.

Важно!

Максимальное потребление кислорода при данной нагрузке ~ 77 мл.кг-1.мин-1. Максимальная анаэробная мощность – 1.8 м.с-1. Максимальный приход кислорода – 1.3 л.кг-1.

Таким образом, создаются предпосылки для увеличения мощности и емкости лактатного компонента выносливости, для развития скоростно-силовых качеств гликолиза. Повышается аэробная выносливость: вклад аэробных процессов идет быстрее и эффективнее.

Совершенствование процессов вегетативной регуляции, что приводит к быстрой мобилизации энергетических ресурсов.

Увеличение возможностей поддержания постоянства рН (буферной емкости организма и устойчивости к накоплению продуктов распада – лактата).

Увеличение структурных белков. Возрастает число митохондрий на единицу площади примерно на 30%. Содержание миоглобина повышается на 58%. Количество миостроминов увеличивается на 7-10%.

Изменения, происходящие в организме при систематических тренировках при адаптации к физическим нагрузкам, повышают возможности энергетических систем, что проявляется в изменении выраженности различных реакций на физическую нагрузку.

Методы, используемые для определения тех биоэнергетических характеристик, которые играют ведущую роль при выполнении данной соревновательной нагрузки:

Педагогические – нужно давать специфическую нагрузку и ориентироваться по времени.

Биохимические:

— величина лактатного кислородного долга;

— максимальное увеличение лактата после специфической нагрузки (1 мин – бег на 400м, 1 мин – отдых, и так 4 раза);

— максимальный сдвиг рН.

У более тренированного спортсмена максимальное накопление лактата будет выше. А увеличение показателя рН наоборот свидетельствует о недостаточной тренированности спортсмена.

Совет!

Исходя из всего вышесказанного, для достижения высоких спортивных показателей при выполнении данной нагрузки, необходимо развивать такие ведущие качества двигательной деятельности, как скоростно-силовые качества и аэробную выносливость.



Источник: http://fitnessvopros.com/biofile.ru/bio/4582.html



Истёк Срок регистрации домена

Истёк Срок регистрации домена

Срок регистрации домена trail-running.ru закончился 24.01.2018

Услуги по обслуживанию домена временно не предоставляются.
Информация о домене (Whois)

Если вы являетесь владельцем данного домена, продлить его можно в панели управления сайтом.
Как продлить домен

В случае, если у вас возникли трудности, обратитесь за помощью к нашей службе поддержки.

Если домен не будет продлён до даты «free-date» — он станет доступен для свободной регистрации, согласно правилам регистрации.

Источник: http://fitnessvopros.com/trail-running.ru/

Исчерпание запасов креатинфосфата в мышцах является основной причиной утомления при беге


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *