ЛЕКЦІЯ № 1

Біохімічне обгрунтування методики занять фізичною культурою і спортом з особами різного віку та статі

1. Біохімічні особливості організму, що зростає.

2. Біохімічне обгрунтування методики занять фізичною культурою і спортом з дітьми та підлітками.

3. Біохімічні особливості організму, що старіє.

4. Біохімічне обгрунтування методики занять фізичними вправами з особами похилого віку.

МЕТА: Навчитися використовувати знання про вікові та статеві особливості перебігу біохімічних процесів при м'язової діяльності для вибору оптимальних засобів і методів тренування, що забезпечують поліпшення стану здоров'я і досягнення високої фізичної працездатності.

ЗАВДАННЯ:

1. На основі знань про особливості протікання біохімічних процесів у організмі, що зростає навчитися точно враховувати енерготрати, пов'язані з пластичним обміном, про виборі характеру та обсягу тренувальних навантажень, щоб запобігти затримці росту і розвитку дітей і підлітків.

2. На основі знань про особливості перебігу біохімічних перетворень в організмі, що старіє навчитися вибирати засоби і методи тренування, які доцільно застосовувати особам похилого віку для уповільнення процесів старіння та збереження високої працездатності.

Для правильної побудови занять фізичними вправами і спортом з особами різного віку необхідно розібратися в особливостях організму людини в кожний віковий період. Особливо важливо це при заняттях з дітьми, підлітками та особами похилого віку, організм яких характеризується рядом особливостей і надзвичайно чутливий до всякого роду впливів, у тому числі і впливів фізичних вправ.

Розвиток біохімічних процесів у людини - це динамічний процес, що протікає поетапно з моменту народження дитини, і аж до похилого віку. Динаміка зміни хімічного складу організму в різний вік відображає розвиток та етапи пристосування людини до навколишнього середовища. В значній мірі ці зміни визначаються спадковими факторами внутрішнього середовища організму, характером харчування, соціальними умовами, обсягом і характером енерготрат в процесі розвитку, що в кінцевому підсумку забезпечує різну реалізацію функціональних можливостей організму, визначає рівень працездатності і тривалості життя індивідуума.

У 1965 р. на симпозіумі по вікової фізіології АПН СРСР прийнята періодизація етапів життя людини.

Періодизація етапів життя людини

1. Новонароджена 1-10 днів

2. Грудний вік 10 днів - 1 рік

3. Раннє дитинство 1-3 роки

4. Перше дитинство 4-7 років

5. Друге дитинство 8-12 років хлопчики,

8-11 років дівчатка,

6. Підлітковий (пубертатний) 13-16 років хлопчики,

вік 12-15 років дівчатка.

7. Юнацький вік 17-21 рік юнаки,

16-20 дівчата.

8. Зрілий вік: I період 22-35 років чоловіки,

21-35 років жінки.

II період 36-60 років чоловіки,

36-55 років жінки.

9. Похилий вік 61-74 роки чоловіки,

56-74 роки жінки.

10. Старечий вік 75-90 років для обох

підлог.

11. Довгожителі 90 років і вище.

Розвиток організму протікає нерівномірно. Період прискореного розвитку чергується з періодом уповільнення і відносної стабілізації. При широкій варіативності індивідуального біологічного розвитку так звані «періоди спокою» і прискореного розвитку є генетично закономірними.

Темпи розвитку

1. Прискорений від 8-9 до 16-17 у дівчаток,

(акселерацію) від 10-11 до 17-18 років у хлопчиків.

2. Середній - медіантний від10-11 до 18-19 у дівчат,

(нормальний) від 12-13 до 20-21 року у юнаків.

3. Уповільнений від 12-13 до 20-21 у дівчат,

(ретардація) від 13-14 до 22-23 років у юнаків.

В онтогенезі настання та завершення процесу біологічного дозрівання виділяють три фази:

I фаза - препубертатная - характеризується зростаючим прискоренням росту тіла в довжину, інтенсивним посиленням вираженості зовнішніх (вторинних) ознак статевого дозрівання.

II фаза - пубертатний - реалізуючи ці якісні зміни, перетворює підлітка в хлопця чи дівчину.

III фаза - постпубертатная - домінують процеси збільшення маси тіла і перетворення юнацької конституції у дорослу, з усіма притаманними їй проявами; спостерігається значне посилення вираженості т.зв. третинних ознак статевого дозрівання.

Кожен віковий період має свої особливості в будові, функції окремих систем та органів, які змінюються у зв'язку з заняттями фізичною культурою і спортом.

Ріст організму в довжину

З моменту народження і до 11-12 років спостерігається швидке зниження швидкості росту (дитячий вік). В наступні 3-4 роки (підлітковий вік) швидкість росту швидко збільшується. Відбувається так званий «стрибок» росту в період статевого дозрівання (у дівчат в 12-13 років, у хлопчиків в 14-15 років). В подальшому (юнацький вік) швидкість росту зменшується, і до 16-17 років у дівчаток і до 18-19 років у хлопчиків зростання припиняється.

Маса тіла

Поряд зі зростанням збільшується маса організму. Особливо збільшується маса тіла у дівчат в 13-14 років, у хлопців в 15-16 років. У період зростання відбувається збільшення розмірів і ваги всіх органів і тканин.

М'язова маса

Процес збільшення м'язової маси йде нерівномірно. Так, протягом перших 15 років вага м'язів збільшується на 9%, а за наступні 2-3 роки (з 15 до 17-18 років) на 12%. Збільшується відносна м'язова маса. У 8 років вона становить 27,2% від ваги тіла, у 16 років - 44,2%. На вазі м'язів позначаються і статеві відмінності. Відносна вага м'язів підлітків 13-15 років більша, ніж у дівчат того ж віку. Кожна м'яз чи група м'язів розвиваються неоднаково. Найбільш високими темпами м'язи ніг, меншими - м'язи рук. Темпи росту м'язів разгібателей випереджають розвиток м'язів згиначів. Швидше зростає вага тих м'язів, які починають раніше функціонувати і є більш навантаженими. Розвиток м'язової системи завершується до 17-20 років.

Життєва ємність легень (ЖЄЛ)

У хлопців ЖЄЛ зростає з віком: 7 років - 1400 мл, 11 років -

2000 мл, 15 років - 2700 мл; у дівчат: 7 років - 1200 мл, 11 років - 1900 мл,

15 років - 2500-2600 мл. Розвиток легенів завершується до 17-20 років.

Серцево-судинна система (ССС)

З 7-ми до 17 років щорічно об'єм серця збільшується на 25%. Завершується розвиток ССС до 17-20 років.

Печінка найбільш активно зростає в 14-15 років, і вже в 16 років спостерігається «зрілість» паренхіми печінки.

Нирки та сечовидільна система завершують свій ріст і формування до 10-12 років життя.

Шлунково-кишковий тракт починає посилене зростання з 10 до 16 років. Так, місткість шлунку 10-літніх дівчаток та хлопчиків складає 750-800 мл, а у 16-літніх - 1500-2000 мл.

Хімічний склад і якість крові у дитини 7-12 років уже не відрізняється від такого у дорослих.

Формування стійкості нервових процесів ЦНС має фазний характер. Для дітей 4-7 років характерна підвищена збудливість нервових центрів кори півкуль головного мозку з «запізнювання» гальмування. Для 7-10 років характерна стійкість нервових процесів в ЦНС. У дітей 11-13 років зростає нестійкість нервової системи: різко підвищується збудливість нервових центрів кори великих півкуль головного мозку, послаблюються процеси гальмування. У цей період посилюється розвиток вторинних статевих ознак і посилене функціонування залоз внутрішньої секреції.

Ендокринні залози

Щитовидна залоза до статевого дозрівання зростає дуже повільно, інтенсивно росте у 14-16 років і до 18-20 років збільшується до 30 мг. У дорослого співвідношення наднирки: нирка = 1:20. До 14 років маса мозкового і корковою речовини вирівнюється. Розвиток коркової речовини наднирок завершується в 17-18 років. Гіпофіз до періоду статевої зрілості збільшується в 2 рази, а потім до 40 років поступово збільшується його маса.

Фізіологічна характеристика різного віку (10-18 років)

Вікові зміни кисневого боргу в процесі розвитку тренованності ( Н. А. Фоміна, 1973)

ПОКАЗНИКИ: I, II – початок та кінець підготовчого періоду III – кінець змагального періоду	Етапи тренувань	Вік в роках
		10-11	13-14	16-17
Сумарний кисневий борг (см3/кг)	I II III	70,3 74,3 77,9	75,4 84,3 89,7	98,8 107,5 113,0
Алактатна фракція (см3/кг)	I II III	18,3 18,9 22,4	25,8 29,4 29,7	30,4 32,6 34,1
Лактатна фракція (см3/кг)	I II III	52,0 54,7 56,0	48,8 54,8 59,2	68,3 74,9 78,9

Зміна кардіореспіраторних показників при стандартному фізичному навантаженні помірної потужності у юних спортсменів (Ст) і напруженій роботі (Мах) у річному циклі тренувань ( Н. А. Фоміна, 1973)

ПОКАЗНИКИ: I, II – початок та кінець підготовчого періоду III – кінець змагального періоду	Етапи тренувань	Вік (в роках) і вид навантажень
		10-11		13-14		16-17
		Ст	Мах	Ст	Мах	Ст	Мах
Хвилинний об’єм дихання (дм3)	I II III	39,5 33,4 26,2	48,8 57,0 63,4	45,2 41,9 39,9	76,6 91,2 93,0	54,9 50,3 46,8	87,9 96,8 105,9
Споживання О2 (см3/кг)	I II III	33,7 30,4 27,5	40,8 47,0 50,3	34,6 31,1 30,3	51,1 56,8 58,5	36,6 33,4 31,5	56,3 60,3 59,4
Кисневий пульс см3/серцеве скорочення	I II III	7,4 7,7 8,2	7,9 9,5 10,7	11,9 11,6 12,5	19,9 17,0 18,4	23,3 22,4 21,3	22,2 24,6 24,8
Систолічна швидкість транспорту кисню	I II III	63,7 54,4 46,7	67,4 81,9 91,4	83,7 76,2 73,8	126,0 143,7 162,9	160,2 145,4 133,8	184,3 194,1 192,0

Легенева вентиляція, максимальне споживання кисню і кисневий пульс у юних спортсменів (13-18 років) при роботі граничної потужності

(О. С. Елизарова)

Показники	Вік в роках
	13	14	15	16	17	18
Легенева вентиляція в л / хв	64	95	109	127	142	153
МПК (л / хв)	2,5	3,5	3,9	4,7	5,2	5,5
Кисневий пульс (в мл)	12	18	20	25	27	30

Максимальне споживання кисню (за даними велоергометріческой проби), легенева вентиляція і частота пульсу (О. С. Елизарова)

Показники	Вік в роках
	13	14	15	16	17	18	19	Дорослі
Вентиляція легень, (л)	65	95	109	127	142	153	161	156
Максимальне споживання О2, (л)	2,5	3,5	3,9	4,7	5,2	5,5	5,6	6,0
МСК (мл/кг)	68	73	76	77	84	83	90	90
Частота пульсу у 1 хв	205	201	199	191	188	189	186	185

Функціональні особливості серцево-судинної та дихальної систем у дітей 9-12 років і їх відображення у заняттях фізичною культурою і спортом (Ю. І. Данько, 1975)

функціональні особливості	Відображення в заняттях (методичні прийоми)
Уповільнення впрацьовування (по метаболізму міокарда)	Подовження підготовчої частини і розминки
Малий резерв збільшення систолічного викиду крові серцем	Орієнтування навантаження за частотою пульсу
Слабка переносимість кисневого голодування (рухова гіпоксемія)	Обережне збільшення потужності фізичної роботи
Менша анаеробна продуктивність (енергозабезпечення)	Переважаюча екстенсивна робота в тренувальному режимі
Низький ККД системи	Обмеження кількості виконуваної роботи і введення інтервалів відпочинку
Менша швидкість відновних процесів після великого навантаження	Подовження заключної частини і відпочинку після навантажень
Мала економізація функцій під час тренувань	Більш повільне нарастання тренувальних навантажень

Особливості обміну речовин і біохімічна характеристика

організму, що зростає

Обмін речовин і енергії є необхідним джерелом життя. Для нормальної життєдіяльності організму, його окремих систем і органів необхідно надходження таких поживних речовин, як білки, жири, вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни, а також кисень. Одночасно відбувається видалення з організму продуктів розпаду. В результаті перетворень речовин в середині клітини утворюються ферменти, гормони та інші біологічно активні сполуки, необхідні для зростання, оновлення, побудови тканин і міжклітинної речовини.

1. Обмін білків

Зростання організму нерозривно пов'язаний з інтенсивним синтезом білка. У м'язової тканини збільшується кількість скоротливих білків - актину, міозину, збільшується вміст білків-ферментів. Особливо активно синтезуються білки м'язів в період статевого дозрівання. У цей час помітно збільшується м'язова сила і швидкість рухів.

Зміна м'язової маси в залежності від віку (% від маси тіла)

До 1 року - 23%; 8 років - 27%; 15 років - 33%; 17-18 років - 44%. Для інтенсивного синтезу білків в організмі потрібна велика кількість харчових білків, тому у дітей потреба в білках вища, ніж у дорослих. При цьому чим молодше дитина і чим інтенсивніше процеси росту, тим потреба в білку вища.

Швидкість синтезу білка і потреба в білках (в г / кг / добу)

До 1 року - 4-5 г; до 2-х років - 4 г, від 2 до 3 років - 3,5-4 г; від 3 до 5 років - 3-2,5 г, від 12 до 15 – 2-2 ,5 г, від 16 до 18 років - 2-1,5 г, від 20 до 45-55 років - 1,5-1 г; 60-70 років - 1,0-0,8 г; після 70 років - менше 0,8 м.

У хлопчиків потреба в білках трохи вища, ніж у дівчаток. Так як у дітей синтез білків переважає над його розпадом, для зростаючого організму характерний тривалий позитивний азотистих баланс. Обмін речовин у дитини і підлітка орієнтований насамперед на пластичні, анаболічні процеси, і частка його енергії, яка може бути приділена енергетичному забезпеченню м'язової діяльності, менше, ніж у дорослих (і в абсолютних, і у відносних величинах).

Важлива не тільки кількість, але і якість споживаного білка. Повноцінність білків визначається наявністю в них амінокислот, необхідних для синтезу білків дитячого організму. Велике значення має надходження в достатній кількості незамінних амінокислот. Нестача білка сповільнює розвиток дитини.

2. Обмін вуглеводів

Значну роль у зростаючому організмі відіграють вуглеводи. Вони є важливим джерелом енергії. Одночасно вони служать пластичним матеріалом і утворюють сполучні тканини, клітинні оболонки. При недостатньому надходженні вуглеводів з їжею вони можуть утворюватися з білків і жирів, проте в дитячому організмі можливості утворення вуглеводів з білків обмежені, так як останні, здійснюють пластичну функцію, яка є основним будівельним матеріалом для зростаючого організму.

Для дітей характерна висока інтенсивність вуглеводного обміну. Це пов'язано зі значними енерготратами. Регуляція вуглеводного обміну у дітей менш досконала, ніж у дорослих. Це проявляється в більш повільній мобілізації вуглеводних ресурсів, а також у меншій здатності зберігати необхідну інтенсивність вуглеводного обміну при роботі.

При напруженій спортивній діяльності (біг 500 м, крос на 5 км) у підлітків та юнаків рівень цукру в крові знижується частіше, ніж у дорослих. Особливо це відзначається при тривалих, одноманітних вправах, нудних заняттях.

(цитохроми)МПК; ( мітохондрій)[О₂]

6 9 12 15 лет

Максимальні аеробні можливості м'язів розвиваються від 8 до 13 років, однак можливості аеробних реакцій ще не відповідають можливостям систем функціонального забезпечення м'язової діяльності.

Характеризуючи аеробні можливості дитячого організму, слід відзначити високу окисну здатність тканин і м'язів. Дослідження, проведені в різних лабораторіях, показали, що і аеробні реакції енергозабезпечення характеризуються періодами розвитку (див. схему).

В загальному, ККД виконаної роботи у дитини - 8% (для прикладу кенгуру - 76%, потрійний стрибок у людини - 16%, тепловоз - 40%, паровоз - 6%). Завершення формування аеробних можливостей організму можна очікувати тільки до 20-25 років, тому що до цього часу завершується поєднаний розвиток кардіо-респіраторної системи організму.

Незважаючи на це, слід обговорити наступну біологічну можливість з розвитку такої фізичної якості як аеробна витривалість.

Розвиток аеробних реакцій відбувається спочатку по периферії: власні енергореакціі дихальної ланцюга, накопичення і формування активності її переносчиків, збільшення числа «щільних» мітохондрій та підвищення сполучення окислення і фосфорилювання, що призводить до поступового розвитку енергопродукціі та ресінтеза АТФ цими шляхами. Далі йде розвиток системного забезпечення - серце, легені, печінка та ін органи. Ця залежність закономірна, тому що підтверджує біологічний закон адаптації до пред'явлених впливів: функція → орган → організм.

З цих позицій слід звернути увагу на те, що біохімічні можливості аеробного забезпечення та їх матеріальна основа у дітей в м'язах з'являється до 9-12 року.

З цієї точки зору можна вважати за доцільне формування такої фізичної якості як витривалість. При цьому слід враховувати, що можливості кардіо-респіраторної системи відстають і є в цих умовах є лімітуючих фактором.

Становлення функціональних систем і органів в організмі дитини гетерохронно. У таких диспропорційних умовах обсяг і інтенсивність фізичних навантажень аеробно-анаеробного характеру, особливо анаеробних стають лімітуючим фактором. На це вказують і можливості гліколітічних реакцій, в результаті яких відбувається накопичення молочної кислоти.

Вміст молочної кислоти в крові при виконанні максимальної роботи в осіб різного віку (лактату в% від початкового рівня в спокої): 9 років - 330%, 12 років - 375%, 15 років - 400%, 18 років - 480%, 20 -- 30 років - 500%. При максимальній роботі накопичення молочної кислоти в абсолютних цифрах наступне: 7-9 років - 6-7мМ / л; 11-13 років - 10-11,5 мМ / л; 14-16 років - більше 12мМ / л.

На підставі динаміки концентрації молочної кислоти по віку в навантаженнях можна зробити висновок, що матеріальна забезпеченість швидкісних і швидкісний-силових навантажень у дітей 7-9 років є недостатньою. Кількість і активність ферментів гліколізу та глікогенолізу, ємність цих процесів невеликі і швидко знижуються і вичерпуються при навантаженнях силового характеру.

Наступним фактором швидкої стомлюваності дітей дошкільного та шкільного віку є неекономичність енерготрат при виконанні рухів. Якщо доросла людина при ходьбі (Ухтомский) піднімає ноги для переміщення центру ваги в вертикальне положення на висоту 4-6 см (ходок на 2-3 см), то дитина - на 12-14 см.

Креатин-креатиніновий обмін у дітей характеризується високою лабільність. Особливо вплив на ці реакції роблять вправи статичного і силового характеру. Втрати креатиніну з сечею у дітей зростають. При надмірних дозах цих вправ спостерігається креатинурія, що є вкрай небажаним наслідком, що свідчить про важкий вплив на організм дитини фізичних навантажень, які не адекватні функціональних можливостей організму. Відзначається деяка затримка росту і розвитку дитини при інтенсивних швидкісної-силових навантаженнях в ранньому дитинстві.

Поряд з обмеженими аеробними можливостями, зростаючий організм характеризується невисокими анаеробних можливостями. Обмежені можливості креатинфосфокіназного механізму енергозабезпечення пов'язані в зростаючому організмі з невисоким вмістом КрФ в м'язах. Обмежені анаеробні гліколітичні можливості у дітей пов'язані зі зниженим вмістом в них глікогену в м'язах, меншими можливостями буферних систем організму, меншою активністю ряду ферментів гліколізу.

3. Обмін ліпідів

Роль жиру для зростаючого організму велика. Жир є важливим джерелом енергії. При окислюванні 1 г жиру вивільняється 9,3 ккал. У шкільному віці добова потреба енергії задовольняється за рахунок жирів на 25-30%. Жири також важливі для клітин як будівельний матеріал. Жир, будучи поганим провідником тепла, охороняє дитячий організм від великих втрат тепла.

У дітей обмін жиру носить нестійкий характер. При значному витрачанні вуглеводів може мати місце виснаження жирових запасів, що перебувають у жирових депо, в підшкіряній клітковині, бризжейці.