Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физиология с основами биохимии. Учебное пособие для СПО
.pdf
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
_________________________________________________________________
Ю. В. Хайбуллин, И. А. Попова, Л. А. Берестень
ФИЗИОЛОГИЯ
С ОСНОВАМИ БИОХИМИИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ СПО
Профобразование
Саратов • 2019
УДК 79
ББК 75.0
Ф50
Рецензенты:
Мутин В. А. — д-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой биологии ГОУ ВПО «КнАГПУ»;
Тяжелков А. П. — д-р мед. наук, профессор, заслуженный врач России
городской больницы № 7 г. Комсомольска-на-Амуре
Ф50
Физиология с основами биохимии : учебное пособие для СПО / сост. Ю. В. Хайбуллин,
И. А. Попова, Л. А. Берестень ; Амурский гуманитарно-педагогический государственный
университет. — Электрон. дан. и прогр. (6 Мб). — Саратов : Профобразование, 2019. —
136 с. — (Среднее профессиональное образование)
ISBN 978-5-4488-0320-8
В учебном пособии изложен основной информационный материал по
физиологии спорта, и полно представлена классификация физических упражнений,
виды утомления, принципы восстановления. Учебное пособие является кратким
курсом спортивной физиологии, которое поможет студентам в изучении данного
предмета и в подготовке к текущему экзамену.
Предназначено для изучения дисциплины «Физиология с основами
биохимии» по специальности среднего профессионального образования 49.02.01
«Физическая культура». Кроме того, учебное пособие будет полезно студентам
других профессий и специальностей, изучающих данную дисциплину.
УДК 79
ББК 75.0
ISBN 978-5-4488-0320-8
Учебное электронное издание
© Хайбуллин Ю. В., Попова И. А.,
Берестень Л. А., 2006
© ФГБОУ ВО «АмГПГУ», 2006
© Оформление.
ООО «Профобразование», 2019
3
Предисловие …………………………………………………………………………
4
Глава 1. Физиология мышечной деятельности ………………………………...
5
1.1. Классификация физических упражнений ……………………..................
5
1.2. Утомление, виды, механизмы, степени. Закономерности
восстановления функции после работы ………………………................
7
Глава 2. Морфофункциональные особенности организма детей
различного возраста. ………………………………...…………............
27
2.1. Особенности возрастного развития детей среднего школьного
возраста…………………………………………………………................
29
2.2. Особенности возрастного развития детей старшего школьного
возраста …………………………………...…………...…………………..
31
2.3. Двигательная активность школьников……………………………............
32
2.4. Отбор и ориентация в спорте……………………………………………...
34
2.5. Развитие физических качеств у школьников……………………………..
36
Глава 3. Физиология мышц ……………………………………………….............
39
3.1. Классификация мышечных волокон. Функции скелетных и гладких
мышц. Принципы управления мышечной активностью………………...
39
3. 2. Режимы сокращения мышц, виды сокращений…………………............
41
3. 3. Суммированные сокращения. Реакция мышц на пассивное
растяжение……………………………………..………………………….
43
3.4. Сила мышц, механизм сокращения, особенности процессов
сокращения гладких мышц………………………………………………..
45
3.5. Двигательная система человека и уровни ее регуляции.
Нарушения двигательных функций……………………………….............
51
3.6. Формирование нейромоторных нарушений. Компенсаторные
механизмы при различных уровнях поражающих системы
движения…………………………………………………………………...
57
Глава 4. Состав тела и конституции тела, их взаимосвязь со спортом……..
60
Глава 5. Влияние физических нагрузок на состояние
опорно-двигательного аппарата………………………………………..
68
5.1. Изменение опорно-двигательного аппарата под влиянием
физических нагрузок……………………………………………………......
68
5.2. Состояние вегетативных функций спортсмена……………………..........
71
Глава 6. Адаптация тренированного организма к физическим
нагрузкам …………………………………………………………………
94
Глава 7. Лабораторный практикум ……………………………………………...
97
Лабораторная работа № 1. Оценка физической формы……………………………
97
Лабораторная работа № 2. Моторные пробы……………………………….............
105
Лабораторная работа № 3. Исследование психодинамических функций………..
112
Лабораторная работа № 4. Скрининг – диагностика состояния здоровья при
физической нагрузке …………………….....................
117
Лабораторная работа № 5. Двигательные тесты…………………………………...
124
Библиографический список………………………………………………………..
133
Список сокращений ………………………………………………………………..
135
ОГЛАВЛЕНИЕ
4
Предисловие
Физиология с основами биохимии является специализированным
разделом физиологии, который изучается студентами-физкультурниками,
будущими тренерами и специалистами, которые занимаются физкультурой
и спортом.
Изучение данного раздела физиологии необходимо в связи с массовым развитием физкультуры и спорта высших достижений. Знание физиологии необходимо каждому человеку для успешных занятий физкультурой, и особенно лицам, имеющим отклонения в состоянии здоровья.
В пособие включены традиционные разделы, которые направлены на
изучение физиологии мышечной деятельности, адаптации спортсменов к
условиям смены временных поясов и участие спортсменов в международных соревнованиях в различных климатических условиях, сделан акцент
на особенности метаболизма тканей, органов и функциональных систем в
условиях адаптации спортсменов к чрезмерным физическим нагрузкам.
Особое внимание уделено физиологической характеристике таких
качеств, как выносливость, скорость, сила; физиологической характеристике различных видов спорта (циклические, ациклические, единоборства
и др.); аэробным и анаэробным фазам при различных физических нагрузках и внешних факторах.
Поскольку физиология является одной из основополагающих наук,
ее изучение необходимо будущему тренеру, учителю физкультуры, спортивному врачу и другим специалистам, которые занимаются физкультурой
и спортом. Надеемся, что данная работа будет полезна студентам в изучении специализированных предметов.
5
ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
1.1. Классификация физических упражнений
Спортивные движения (упражнения) и их классификация. Спортив-
ные движения (спортивные упражнения, спортивные нагрузки) в определенной степени представляют собой сложные произвольные искусственные движения, часть из которых выполняется в условиях дефицита времени или при наличии специально создаваемых больших внешних нагрузок. В физиологии спорта принята классификация этих движений, в основу которой положены такие признаки, как объем активной мышечной
массы, тип мышечных сокращений, сила и мощность мышечных сокращений, а также величина энерготрат.
В зависимости от объема работающих мышц выделяют локальные,
регионарные и глобальные нагрузки или движения. При локальных нагрузках активируется не более 1/3 всей мышечной массы тела. Примером локальных упражнений являются стрельба из пистолета, некоторые гимнастические упражнения. При регионарных упражнениях активируется 1/3-2/3
мышц тела. Примером служат гимнастические упражнения, выполняемые только мышцами рук или пояса верхних конечностей. При глобальных нагрузках используется более 2/3 всей мышечной массы. Примером
таких упражнений являются легкоатлетический, лыжный и конькобежный
бег, гребля, езда на велосипеде. Большинство спортивных упражнений относится к категории глобальных.
В соответствии с типом сокращения основных мышц, осуществляю-
щих выполнение заданной работы, выделяют статические и динамические
нагрузки. Статические нагрузки направлены на сохранение фиксированной позы. Пример: отдельные гимнастические упражнения, стойка стрелка.
Динамические нагрузки проявляются в постоянной смене активности
мышц. Пример: спортивная ходьба, бег, плавание.
Известно, что при динамических нагрузках проявляемая сила мыш-
цы обратно пропорциональна скорости ее укорочения (так проявляется зависимость «нагрузка - скорость укорочения мышцы»). Это означает, что с
увеличением скорости сокращения мышцы снижается ее сила. Аналогично, с увеличением внешней нагрузки на мышцу снижается ее скорость
укорочения. Указанные закономерности проявления силы и мощности сокращений мышц легли в основу подразделения спортивных упражнений на
силовые, скоростно-силовые и упражнения на выносливость.
При мышечной деятельности силового характера основные мышцы,
участвующие в работе, развивают максимальное или почти максимальное напряжение в статическом или динамическом режиме при малой
скорости движений в условиях большого внешнего сопротивления. Ти-
6
пичными примерами силовых упражнений является тяжелая атлетика, гиревой спорт.
К скоростно-силовым упражнениям относят такие виды деятельности, при которых ведущие мышечные группы проявляют относительно
большую силу (30-50 % от максимальной) и скорость сокращения (30-60
% от максимальной). Примерами скоростно-силовых упражнений являются прыжки в высоту, классическая (греко-римская) борьба и многие
другие виды единоборств.
При выполнении упражнений на выносливость активные мышцы,
развивая не очень большие по силе и скорости сокращения, способны
выполнять их на протяжении относительно продолжительного времени
(от нескольких десятков минут до многих часов). Примером таких упражнений является лыжный спорт, легкоатлетический бег и плавание на
большие дистанции.
По величине энерготрат, т.е. по мощности, развиваемой человеком
во время выполнения различных видов спортивных упражнений, все виды
спортивной деятельности подразделяют на легкий, умеренный, тяжелый и
очень тяжелый. Однако значительно чаще в физиологии спорта принято
все виды спортивных нагрузок в зависимости от мощности работы разделять на анаэробные и аэробные нагрузки. Анаэробные нагрузки - это уп-
ражнения, при выполнении которых ресинтез АТФ (основного энергетического источника) происходит за счет расщепления креатинфосфата до
креатина и фосфата или за счет окисления глюкозы до молочной кислоты.
Оба этих процесса не требуют наличия кислорода, т.е. совершаются в анаэробных условиях. При выполнении аэробных нагрузок ресинтез АТФ
идет за счет окислительного фосфорилирования, т.е. за счет расщепления
глюкозы и других источников энергии в цикле Кребса до углекислого газа
и воды в присутствии кислорода.
В свою очередь анаэробные нагрузки подразделяются на упражнения
максимальной мощности (рекордная, или предельная, продолжительность
их не превышает 10 сек. предельная мощность достигает 120 ккал./мин.),
околомаксимальной мощности (20-50 сек., 100 ккал./мин.) и субмаксимальной мощности (60-120 сек., 40 ккал./мин.). Аэробные нагрузки подразделяются на 5 видов. Среди них нагрузки максимальной мощности
(предельная продолжительность их выполнения составляет 3-10 мин., предельная мощность - 25 ккал./мин., предельное потребление кислорода составляет 95-100% от максимально возможного, или от МПК), нагрузки
околомаксимальной мощности (10-30 мин., 20 ккал./мин., 85-90% от
МПК), нагрузки субмаксимальной мощности (30-120 мин., 17 ккал./мин.,
70-80% от МПК), нагрузки средней мощности (120-140 мин., 14 ккал./мин.,
55-65% от МПК) и нагрузки малой мощности (более 240 мин., не более 12
ккал./мин., меньше 55% от МПК).
7
Ряд авторов использует иную классификацию упражнений по мощности, которая не дифференцирует способ ресинтеза АТФ. Например, В.И.
Тхоревский (1994) приводит классификацию, которая выделяет упражнения максимальной мощности (предельное время такой работы 20-30 сек.),
субмаксимальной мощности (от 20-30 сек. до 3-5 мин.), большой мощности (от 3-5 мин. до 30-40 мин.) и относительно умеренной мощности
(больше 30-40 мин.).
В зависимости от характера изменений структуры движений во времени все виды спортивных упражнений делят на циклические и ацикличе-
ские. К циклическим упражнениям относят бег, езду на велосипеде, бег на
лыжах и т.д. Для циклической работы характерно многократное повторение стереотипных движений при относительно постоянной силе и скорости сокращения мышц. При ациклических упражнениях (метания, прыжки,
единоборства, гимнастические упражнения, спортивные игры и др.) постоянно меняются и характер двигательной активности, и мощность выполняемой работы.
1.2. Утомление, виды, механизмы, степени.
Закономерности восстановления функции после работы
В связи с увеличением объема информации, интенсификации всех
сторон жизни человека в условиях современного цивилизованного общества проблема утомления - одна из важнейших.
Утомление - это состояние, которое возникает как следствие работы
при недостаточности восстановительных процессов и проявляется в снижении работоспособности, нарушениях координации регуляторных механизмов, взаимодействия органов и систем и ощущениях усталости.
Утомление служит сигналом возможного истощения работающего организма и предохранительным механизмом, защищающим его от перенапряжения. Вместе с тем утомление, возникающее в процессе упражнения, является стимулятором , мобилизующим как резервы организма,
так и восстановительные процессы, что оказывает значительное влияние на развитие его работоспособности.
Виды утомления
Утомление возникает как при физической, так и при умственной работе. Оно может быть острым (возникает в короткий отрезок времени) и
хроническим (связано с длительной кумуляцией - месяцы и годы - сдвигов при недовосстановлении в различных функциональных системах и
организме в целом). Утомление может быть как общим (характеризующим изменения функции организма в целом), так и локальным (свя-
8
Объект
наблюде-
ния
Признаки утомления
Небольшая
степень
Среднее
утомление
Большая степень
(недопустима)
Окраска
кожи лица
Небольшое покраснение
Значительное покраснение
Резкое покраснение, побледнение, синюшность
Речь
Отчетливая
Затруднена
Крайне затруднена или невозможна
Мимика
Обычная
Выражение лица
напряженное
Выражение страдания на
лице
Потливость
Небольшая
Выражена только
в верхней половине тела
Резкая, в верхней половине
тела и ниже пояса, выступание соли
Дыхание
Учащенное,
ровное
Сильно учащенное
Сильно учащенное, поверхностное с отдельными глубокими вдохами, сменяющимися беспорядочным дыханием
Движение
Бодрая походка
Неуверенный шаг,
покачивание
Резкое покачивание, дрожание, вынужденная поза с
опорой, падение
Самочувствие
Жалобы отсутствуют
Жалобы на усталость, боль в
мышцах, сердцебиение, одышку,
шум в ушах.
Жалобы на головокружение,
боль в правом подреберье,
головную боль, тошноту,
икоту, иногда рвоту
занным со снижением функции ограниченной группы мышц, отдельного
анализатора и др.).
Различные виды утомления в своей основе имеют изменения в разных органах и системах. При этом изменения в одной из систем, как правило, играют ведущую роль. Интегральные сдвиги связаны с нарушениями
функциональной активности и взаимосвязей нервных центров. Это находит выражение в понижении их активности, падении тонуса ретикулярной
формации и тонизирующего воздействия симпатической нервной системы,
а также развитии торможения в высших отделах мозга. Отмечается недостаточность восстановительных процессов на всех уровнях жизнедеятельности организма. Утомление, если оно не зашло слишком далеко, является обратимым снижением полноценности функции и ликвидируется
процессами восстановления.
В связи со сложностью изменений в организме и зависимостью их от
уровня тренированности, характера психики утомление у человека носит
во многом индивидуальный характер. Различные виды утомления характеризуются некоторыми критериями (табл.1.).
Таблица 1.
Схема определения степени утомления
9
Утомление при физической нагрузке
Утомление при двигательной активности человека бесконечно
разнообразно. Оно выражается в изменениях при трудовой, спортивной
и других формах его деятельности и захватывает как весь организм, так
и часть его.
Утомление при локальной физической нагрузке. Утомление при
локальной нагрузке наблюдается в работе отдельной мышцы или
группы мышц.
В опытах на эргографе Моссо показано, что в процессе нарастания
утомления амплитуда, сила и быстрота мышечных сокращений уменьшаются. Нарушается взаимодействие мышц-антагонистов. Сокращается длительность работы. Эти же факты подтверждаются в опытах на изолированных мышцах лягушки и теплокровного животного. Если эти препараты
ритмично раздражать, то сила и амплитуда мышечных сокращений
уменьшаются. Регистрируемая при этом кривая получила название «кривой утомления». Ее анализ показывает, что по мере развития утомления
увеличиваются латентный период и длительность одиночного сокращения.
Особенно удлиняется фаза расслабления, которая не заканчивается в
течение многих секунд. Остаточное укорочение мышцы при крайне замедленном расслаблении называется контрактурой. При утомлении
уменьшается коэффициент полезного действия мышцы.
Роль различных уровней регулирования в развитии утомления. Утомление, возникающее при локальной физической нагрузке, связано с изменением функций нервных центров, нервно-мышечного синапса, а также
непосредственно самой мышцы.
Изменение функции нервных центров связано со снижением их активности и лабильности, нарушением баланса возбудительно-тормозных
процессов. Может развиться запредельное торможение, что имеет для нейронов охранительное значение. В результате нарушения реципрокной иннервации расстраивается координация во взаимодействии мышцантагонистов.
Рефлекторная стимуляция при локальной двигательной активности
выявляет разную степень устойчивости к утомлению двигательных и сенсорных нервных центров. Если двигательный нервный центр утомлен и не
отвечает на раздражения, возникающие при стимулировании определенного анализатора, он может восстановить генерацию ответных реакций в
том случае, если перенести раздражение на другой анализатор, который
вновь его стимулирует.
Такой опыт показывает, что двигательный центр менее утомляем,
чем стимулирующие его сенсорные центральные системы.
Роль нервно-мышечной передачи в развитии утомления выявляется в следующем опыте. Если после возникновения утомления и отказа от
10
работы наносить раздражение непосредственно на двигательный нерв, то
сокращения мышцы вновь восстанавливаются. При дальнейшем нанесении раздражений на нерв вновь прекращаются сокращения мышцы. Это
зависит от нарушения функции нервно-мышечного синапса, которое связано со снижением чувствительности постсинаптической мембраны мышечного волокна к ацетилхолину. В результате уменьшаются лабильность
и возбудимость скелетных мышц, резко уменьшаются сила и быстрота их
сокращения. Углубление утомления приводит к тому, что в концевой синаптической пластинке биоэлектрические потенциалы снижаются ниже
пороговых и возникновение потенциалов в мышечном волокне прекращается. После того, как движения прекратятся, мышечные сокращения
вновь будут возможны, если наносить электрические раздражения непосредственно на мышцу. Утомление в самой мышце связано с нарушением
процессов ресинтеза АТФ и креатинфосфата для мышечного сокращения.
При этом в тренировочной мышце утомление наступает и без накопления
молочной кислоты. Нарушение баланса ионов Са2+ и К+ приводит к угнетению активности мышечных волокон. Так, ионы К+, диффундируя из
мышечных волокон в межклеточное пространство, оказывают угнетающее влияние на способность постсинаптической мембраны генерировать
потенциалы действия. Развитие утомления также связано с нарушением
или отсутствием внутримышечной координации сокращений моторных
единиц (сменность их функциональной активности, различная динамика
их сокращений).
Вместе с тем исследования наличия энергетических веществ (гликогена и др.) в мышце при прекращении произвольных сокращений говорят о
том, что их запасы не истощились. Таким образом, двигательный нервный
центр и мионевральная передача являются наиболее утомляемыми в нервно-мышечной системе. Сама же мышца и особенно нервный проводник звенья наименее утомляемые. Развивающаяся в нервно-мышечном синапсе
блокада к прохождению нервного импульса является механизмом, который
не позволяет истощаться энергетическим ресурсам в самой мышце.
Развитие утомления в значительной степени зависит от кровоснабжения работающей мышцы. Это можно наблюдать в опыте, в котором
сравниваются работоспособность на кистевом эргографе в условиях
нормального кровообращения и при его нарушении с помощью наложения жгута, нарушающего кровоток в работающей мышце. В последнем
случае работоспособность резко снижена.
При развитии двигательной гипоксии имеет место усиление кровотока в работающей мышце за счет дополнительного развития капилляров
и активизации действующих. При крайних степенях утомления отмечается раскрытие шунтирующих артериол и направление тока крови непосредственно в венулы, что дополнительно нарушает питание и, следовательно, работоспособность мышцы.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]