1 Организм человека как единая биологическая система. Обмен веществ и энергии

Естественнонаучными основами физического воспитания является комплекс медико-биологических наук и в первую очередь анатомия, физиология, биология, гигиена. На достижениях этих наук базируется теория и методика физического воспитания и спортивной тренировки.

Медицинская наука при рассмотрении отдельных органов и систем человека исходит из принципа целостности человеческого организма и его единства с внешней средой. Все органы человеческого организма тесно связаны между собой, находятся в постоянном взаимодействии и являются основой единой саморегулирующейся и саморазвивающейся системой.

Деятельность организма как единого целого включает взаимодействие психики человека, его двигательных и вегетативных функций с различными условиямиокружающей среды.

Внешние природные и социальные условия существования, с которыми человеческий организм находится в постоянном взаимодействии, могут оказывать на него как полезные, так и вредные воздействия.

Отличительной особенностью человека является возможность сознательно и активно изменять как внешние природные, так и социально-бытовые условия для укрепления здоровья, повышения умственной и физической трудоспособности и продления жизни.

Однако без знания строения человеческого тела, закономерностей деятельности отдельных органов, систем и всего организма, особенностей протекания сложных процессов жизнедеятельности невозможно правильно организовать процесс физического воспитания, определять объем и интенсивность физических упражнений, а также их подбор с учетом задач тренировки и индивидуальных особенностей занимающихся.

Единство организма человека с внешней средой проявляется, прежде всего, в постоянно непрекращающемся обмене веществ и энергии.

Ни одна ткань, ни одна клетка организма не может нормально осуществлять свои жизненные функции без притока питательных веществ и кислорода, без непрерывного удаления продуктов распада. Постоянный обмен веществ и энергии выражается, с одной стороны, процессами ассимиляции– усвоением поступающих в организм питательных веществ и кислорода, которые сопровождаются накоплением в организме потенциальной энергии, с другой стороны, процессамидиссимиляции– постоянным распадом усвоенных сложных химических веществ на более простые с высвобождением химической энергии, которая затем переходит в тепловую, механическую, биоэлектрическую.

В процессе обмена веществ различают три этапа:

1 – й этап – поступление в организм питательных веществ и кислорода;

2– й этап – усвоение питательных веществ и кислорода тканями тела и протекание окислительных биохимических реакций с поглощением и высвобождением энергии;

3 – й этап – выведение из тканей и организма продуктов распада.

Кислород поступает в ткани организма с помощью дыхательной и сердечно-сосудистой системы, а питательные вещества – углеводы, жиры, белки, минеральные соли, микроэлементы, витамины и вода – поступают в организм с пищей.

Углеводы используются организмом преимущественно как источник энергии (один грамм углеводов дает 4,1 ккал.). Особенно интенсивно углеводы используются мышцами и клетками головного мозга. Организм постоянно насыщает углеводами, которые в виде глюкозы в небольших количествах содержатся во всех тканях.Глюкоза постоянно содержится в крови в количестве (в норме) от 0,08 до 0,12%.Организм обладает свойством откладывать в запас углеводы в виде гликогена в печени и в мышцах. Величина запаса в среднем составляет 350 гр., у спортсменов она может достигать 560 гр., что увеличивает их постоянные возможности к проявлению физической и умственной работоспособности. Перед интенсивной физической и умственной работой рефлекторно повышается количество глюкозы в крови. Исследования показали, что особенно много углеводов потребляется мышцами при физической работе.

В то же время интересно отметить, что содержание глюкозы в крови у студента перед экзаменом такое же, как у боксера перед боем. При интенсивной длительной физической работе, равно как и при умственной, количество углеводов в крови, печени и мышцах истощаются. Уменьшение концентрации глюкозы в крови до 0,07% (гипогликемия) снижает мышечную и умственную работоспособность и может привести к нарушению деятельности нервной системы вплоть до потери сознания. Снижение концентрации до 0,06% приводит в большинстве случаев к невозможности продолжения физической и умственной деятельности. Однако у тренированных спортсменов наблюдается способность продолжать физическую работу при снижении концентрации глюкозы в крови даже до 0,04%, что указывает на высокие резервные возможности организма тренированного к физическим нагрузкам человека. Источниками углеводов являются почти исключительно растительные продукты.

Жиры обладают более высокой энергетической ценностью. При расщеплении 1 гр. жиров выделяется 9,3 ккал. Жиры выполняют в организме и другие функции. Подкожно-жировая клетчатка предохраняет организм от излишней потери тепла, жировая ткань окружает и внутренние органы брюшной полости, способствует их фиксации и предохраняет от механических повреждений. Жир покрывает поверхность кожи и предохраняет ее от высыхания и излишнего смачивания при соприкосновении с водой; молекулы жиров и жироподобные вещества входят в состав клеточных мембран, на внутренней и внешней поверхности которых постоянно протекают сложные реакции обмена веществ.

Жиры как энергетический материал в рабочих условиях используются сердечной мышцей: 67% потребляемого сердцем кислорода расходуется на сжигание жирных кислот. Скелетные мышцы начинают использовать жиры в качестве источника энергии только после длительной, интенсивной работы, когда запасы углеводов истощаются и организму грозит «энергетический кризис». В этих условиях процесс замещения углеводов жирами может быть интенсивным, до 80% всей необходимой энергии освобождается в результате расщепления жира. Поэтому регулярные активные занятия спортом, особенно циклическими видами упражнений (ходьба, бег, лыжи) активизируют в организме обмен жиров, не дают возможности к накоплению излишнего количества жировой ткани, которое вредно отражается на состоянии здоровья и работоспособности человека. Большое количество жира содержится в масле, сметане, сливках, в некоторых растительных продуктах.

Белкиявляются основным пластическим материалом, из которого построена клетка всех тканей организма. Однако при длительном голодании организма, когда истощаются запасы углеводов и жиров, белки используются как источник энергии. При окислении 1 г. белка, так же как и 1 г. углеводов, выделяется 4,1 ккал. В виде запасов белки в организме не откладываются, поэтому при голодании белки одних органов могут использоваться для поддержания жизнедеятельности других, более жизненно важных.

Минеральные соли, микроэлементы и водаподдерживают необходимое осмотическое давление в клетках и биологических жидкостях и наряду с белками, жирами и углеводами обеспечивают постоянство внутренней среды организма.

Витаминыспецифические органические соединения, обладающие большой биологической активностью. Они оказывают значительное воздействие на обмен веществ в организме, повышая его активность. Витамины обеспечивают высокую работоспособность организма и повышают его сопротивляемость к различным заболеваниям. Некоторые витамины активизируются организмом, большинство же из них человек получает с пищей. Активные занятия физическими упражнениями и спортом повышают потребность организма в витаминах. Спортсменам рекомендуется больше употреблять в пищу продуктов, богатых витаминами, и в наиболее напряженные периоды спортивной деятельности применять искусственно синтезированные витамины.

Интенсивность процессов обмена веществ на всех этапах очень высокая. Каждую секунду в организме разрушается огромное количество молекул различных веществ, и одновременно образуются новые вещества, необходимые организму. В течении трех месяцев половина всех белков нашего тела обновляется. За 5 лет учебы у студентов, например, ткань роговицы глаза обновляется 250 раз, а слизистая оболочка желудка – 500 раз.

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. С одной стороны, человек получает энергию с потребляемой пищей, с другой стороны, он тратит энергию на работу внутренних органов, на физическую и умственную работу и на поддержание оптимальной температуры тела.

Каждый взрослый человек должен стремится не нарушать так называемый энергетический баланс,то есть равное соотношение между количеством энергии, поступающей в организм, и величиной энергетических трат. У многих людей сейчас наблюдается тенденция к нарушению энергетического баланса, особенно среди городского населения. Обследования установили, что настоящее время у многих людей от 30 лет и старше, особенно у женщин, вес относительно роста увеличен. Это следствие избыточного питания и недостатка количества движений в режиме дня. Современный человек получает с пищей в сутки 4000 и более ккал, а затрачивает в большинстве случаев меньше. Например, работники умственного труда и люди, профессии которых связаны с физическим трудом, или люди умственного труда, занимающиеся регулярно физическими упражнениями или спортом, затрачивают 4500-5000 ккал в сутки: занимающиеся тяжелым физическим трудом и квалифицированные спортсмены затрачивают до 7000 и более ккал в сутки. Среди спортсменов самый большой расход энергии наблюдается у участников лыжной гонки на 100 км. он достигает 10000 ккал в сутки.

Мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями, спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии, что положительно сказывается на умственной и физической работоспособности человека.