29

Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырёхглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в коленном суставе; антагонист этой мышцы – двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы ног приводятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе. Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, расположенных на подошве, а разгибание – мышцами передней поверхности голени и стопы. Многие мышцы бедра, голени и стопы принимают участие в поддержании тела человека в вертикальном положении.

В результате физических тренировок объём и сила мышцы значительно возрастает (в 1,5 – 3 раза), а скорость сокращения и сопротивляемость к неблагоприятным факторам повышается в 1,5 – 2 раза, что приводит к возрастанию прочности сухожилий под влиянием мышечных усилий. Это, в свою очередь, способствует повышению вегетативных функций организма, которое проявляется в росте минутного объёма сердца в 2 – 3 раза; и объёма лёгочной вентиляции в 1,5 – 2 раза.

Двигательные возможности человека (биомеханика движений)

Биомеханика (от «био» и «механика») изучает механические свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происхождение в них механического явления (при движениях, дыхании и т. д.).

Двигательные возможности человеческого тела огромны. На что же способно наше тело с точки зрения механики?

Абсолютно свободное физическое тело имеет шесть степеней свободы: три взаимно перпендикулярных направления движения (вверх – вниз, вправо – влево, вперёд – назад) и три взаимно перпендикулярные оси вращения, идущие в тех же направлениях. Наличие этих шести степеней свободы даёт возможность телу перемещаться и вращаться любым образом, по всем мыслимым промежуточным направлениям и осям.

В разных суставах объём движений неодинаков. Различают суставы одноосные (суставы пальцев), двуосные (локтевой сустав: сгибание – разгибание и вращение внутрь – наружу; лучезапястный сустав) и трёхосные (всего два: тазобедренный и плечевой).

Суставы в человеческом теле не изолированные пары костей, они объединены в кинематические цепи с несколькими последовательными звеньями.

30

В основном выделяют 14 главных кинематических звеньев тела: голова, туловище и по 3 на каждой из четырёх конечностей (на руке – кисть, предплечье, плечо и на ноге – стопа, голень, бедро).

Свойства кинематической цепи очень любопытны. Существует правило: число степеней свободы периферического звена цепи равно сумме степеней свободы предшествующих звеньев.

Так, например, основной рабочий орган – кисть руки имеет 7 степеней свободы по отношению к туловищу (по 2 оси у лучезапястного и локтевого и 3 оси у плечевого суставов).

Иными словами, кисть нашей руки – абсолютно свободное тело с запасом в одну лишнюю степень.

Химия и энергетика работающей мышцы (биохимия движений)

Биохимия изучает входящие в состав организмов химические вещества, их структуру, распределение, превращения и функции.

Работа мышц включает два компонента:

1)напряжение или усилия;

2)движение или перемещение.

Каждую секунду наши мышцы сокращаются 60 – 80 раз.

В результате сочетания этих компонентов наши мышцы выполняют весьма значительную работу. И естественно, что для этой работы они должны где-то черпать энергию.

Сокращение и напряжение мышцы осуществляется за счёт энергии, освобождающейся при химических превращениях, которые происходят при поступлении в мышцу нервного импульса или нанесении на неё непосредственного раздражения. Запасы АТФ в мышце незначительны, и, чтобы поддерживать их деятельность, необходим непрерывный ресинтез АТФ.

Химические превращения в мышце протекают как при наличии кислорода (в аэробных условиях), так и при его отсутствии (в анаэробных условиях).

В анаэробной фазе ресинтез происходит двумя путями:

1)за счёт энергии, получаемой при распаде креатинфосфата (КрФ) на креатин (Кр) и фосфорную кислоту;

2)при истощении запасов КрФ ресинтез АТФ осуществляется с помощью гликолетических окислительных процессов.

Аэробный ресинтез АТФ (синонимы: окислительное фосфолирирование,

31

тканевое дыхание) – в 20 раз эффективнее анаэробного энергообразования. Накопленная во время анаэробной деятельности и в процессе длительной работы часть молочной кислоты окисляется до углекислоты и воды (1/4 – 1/6 её часть); образующаяся энергия используется на восстановление оставшихся частей молочной кислоты в глюкозу и гликоген, при этом обеспечивается ресинтез АТФ и КрФ. Энергия окислительных процессов используется также и для ресинтеза углеводов, необходимых мышце для её непосредственной деятельности.

Эту энергию мышце даёт окисление глюкозы, т. е. её сгорание. Однако это ещё не всё. При сокращении мышцы в ней происходит цепь химических процессов, в конце которых энергия окисляющейся глюкозы передаётся рабочим элементам.

Начинается данная цепь с аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Взрывообразно расщепляясь, АТФ выделяет большое количество энергии, непосредственно передаваемой сократительным нитям мышечных волокон.

Вся остальная цепь химических процессов осуществляет восстановление исходного количества АТФ.

Кровь как физиологическая система Кровь – жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и

обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма.

Она состоит из плазмы (55 – 60 %) и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40 – 45 %)

(рис.).

Эритроциты – красные кровяные клетки, имеющие форму круглой вогнутой пластинки диаметром 8 и толщиной 2 – 3 мкм, заполнены особым белком – гемоглобином, который способен образовывать соединение с кислородом (оксигемоглобин) и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к лёгким, осуществляя таким образом дыхательную функцию.

Продолжительность жизни эритроцита в организме 100 – 120 дней. Красный костный мозг вырабатывает до 300 млрд молодых эритроцитов, ежедневно поставляя их в кровь. В 1 мл крови человека в норме содержится 4,5 – 5 млн эритроцитов. У лиц, активно занимающихся двигательной деятельностью, это число может существенно возрастать (6 млн и более).

32

Лейкоциты – белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая инородные тела и болезнетворные микробы (фагоцитоз). В 1 мл крови содержится 6 – 8 тыс. лейкоцитов.

Тромбоциты (а их содержится в 1 мл от 100 до 300 тыс.) играют важную роль в сложном процессе свертывания крови.

В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удалённые из тканей. В плазме крови находятся и антитела, создающие иммунитет (невосприимчивость) организма к ядовитым веществам инфекционного или какого-нибудь иного происхождения, микроорганизмам и вирусам. Плазма крови принимает участие в транспортировке углекислого газа к лёгким.

При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их стенки постоянно просачивается в межтканевое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Из этой жидкости клетки поглощают питательные вещества и кислород и выделяют в неё углекислый газ и другие продукты распада, образовавшиеся в процессе обмена веществ.

Таким образом, кровь непрерывно отдаёт в межтканевую жидкость питательные вещества, используемые клетками, и поглощает вещества, выделяемые ими.

Здесь же расположены мельчайшие лимфатические сосуды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в них и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клеткам тканей, поддерживает нормальное протекание процессов обмена веществ в тканях, уничтожает и удаляет из организма болезнетворные микроорганизмы. Лимфа по лимфатическим сосудам возвращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы.

Общее количество крови составляет 7 – 8 % массы тела человека. В покое 40 – 50 % крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезёнке, сосудах кожи, мышц, лёгких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объём крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу; выход крови из «депо» и её перераспределение по организму регулируется ЦНС.

Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200 – 400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают