- •Введение Значение изучения раздела
- •Цели и задачи пособия
- •Структура учебно-методического обеспечения раздела
- •Основная литература для самоподготовки:
- •Информационный блок
- •1.Общая физиология возбудимых тканей
- •1.1.Структурно-функциональная организация клеточной мембраны
- •1.1.1.Структура плазматической мембраны
- •1.1.2.Функции клеточной мембраны
- •1.1.3.Механизмы транспорта веществ через клеточную мембрану
- •1.1.3.1.Первично активный транспорт.
- •1.1.3.2.Вторично активный транспорт
- •1.1.3.3.Ионные каналы
- •1.2. Электрические явления в ткаНях
- •1.2.1.Открытие «животного электричества»
- •1.2.2.Потенциал покоя (пп)
- •1.2.3.Потенциал действия (пд)
- •1.2.4.Локальный потенциал (локальный ответ)
- •1.2.5.Изменения возбудимости клетки во время ее возбуждения
- •1.2.6. Метаболические потенциалы
- •1.3. Законы раздражения возбудимых тканей
- •1.3.1.Значение силы раздражителя для возникновения возбуждения
- •1.3.2.Роль крутизны нарастания силы раздражителя в возникновении возбуждения
- •1.3.3.Роль длительности действия раздражителя в возникновении возбуждения
- •1.3.4. Роль частоты стимуляции в возникновении возбуждения
- •1.3.5.Действие постоянного тока на ткань (полярный закон раздражения)
- •Тесты 1-2 уровня для самоконтроля знаний по теме: Общая физиология возбудимых тканей
- •5. Фактором, определяющим величину потенциала покоя, являетсяконцентрационный градиент:
- •18.Какие из этих веществ могут быстро проходить через мембрану?
- •Ситуационные задачи для самоконтроля знаний по теме: "общая физиология Возбудимых тканей"
- •2. Физиологические механизмы проведения возбуждения в возбудимых тканях
- •2.1.Физиология нервных волокон и нервов
- •2.1.1. Структура нервного волокна
- •2.1.2.Классификация нервных волокон
- •2.1.3.Механизм проведения возбуждения по нервному волокну
- •2.1.4. Проведение возбуждения в нервных стволах
- •2.1.5. Законы проведения возбуждения по нервным волокнам
- •2.1.6. Особенности проведения возбуждения в нервных волокнах
- •2.1.7. Аксонный транспорт
- •2.1.8. Развитие и регенерация отростков нейрона
- •2.2.Синаптическая передача возбуждения
- •2.2.1. Проведение возбуждения в химическом синапсе. Физиология нервно-мышечного синапса
- •2.2.1.1. Структурная характеристика
- •2.2.1.2. Механизм синаптической передачи и ее регуляция
- •2.2.1.3. Особенности проведения возбуждения в химических синапсах
- •2.2.1.4. Физиологические основы нарушений проведения возбуждения в нервно-мышечном синапсе
- •2.2.2. Электрическая синаптическая передача возбуждения
- •Тесты 1-2 уровня для самоконтроля знаний по теме: физиологические механизмы проведения возбуждения в нервных волокнах и синапсах
- •Ситуационные задачи для самоконтроля знаний по теме: проведение возбуждения в нервных волокнах и синапсах
- •3. Физиология мыШц
- •3.1. Скелетные мышцы
- •3.1.1. Структурно-функциональная характеристика
- •3.1.2. Механизм сокращения мышцы
- •3.1.3. Энергетика мышцы. Тепловые явления, сопровождающие мышечное сокращение
- •3.1.4. Биомеханика мышц
- •3.1.4.1. Типы и режимы мышечных сокращений
- •3.1.4.2. Сила мышцы, ее работа и мощность
- •3.1.5. Регуляция мышечного сокращения
- •3.2. Гладкие мышцы
- •3.2.1. Структурно-функциональные особенности гладких мышц
- •3.2.2. Механизм сокращения и пластичность гладкой мышцы
- •Тесты 1-2 уровня для самоконтроля знаний по теме: ФизиологиЯ мышц
- •СитуационнЫе задачи повышенной сложности для самоконтроля знаний по теме: физиология мышц
- •4.Физиологические особенности нервно-мышечной системы в различные периоды онтогенеза
- •4.1.Физиологические особенности нервно-мышечной системы у детей
- •4.2.Изменения нервно-мышечной системы в процессе старения
- •5. Физиологические закономерности трудовой деятельности человека
- •5.1. Изменения физиологических функций при физическом труде
- •5.2. Физиологическая характеристика функционального состояния человека в процессе монотонного труда.
- •5.3. Гипокинезия человека в процессе трудовой деятельности
- •5.4. Физиологические механизмы формирования трудовых навыков
- •5.5. Работоспособность и утомление
- •5.5.1. Физиологические основы рациональной организации трудовых процессов
- •5.5.2. Физиологические принципы профилактики перенапряжений опорно-двигательного аппарата.
- •6.Физиологические основы физической культуры и спорта
- •6.1. Классификация различных видов мышечной деятельности
- •6.2. Физиологическая характеристика состояний организма при спортивной деятельности
- •6.3.Физиологические основы спортивной тренировки
- •7. Физическая работоспособность в особых условиях окружающей среды
- •7.1. Влияние температуры и влажности воздуха на физическую работоспособность.
- •7.2. Физическая работоспособность в условиях пониженного атмосферного давления (среднегорья).
- •Вопросы к аттестацИи по разделу: «физиология возбудимых тканей»
- •Тесты компьютерного контроля знаний по разделу: физиология возбудимых тканей
- •Тестовые задания для самоконтроля знаний в формате «крок -1» по разделу «физиология возбудимых тканей»
- •Приложение
- •1.Ответы к ситуационным задачам по разделу: «возбудимые ткани»
- •1.1. Ответы к ситуационным задачам по теме: Общая физиология возбудимых тканей.
- •1.2. Ответы к ситуационным задачам по теме: Физиологические механизмы проведения возбуждения в возбудимых тканях.
- •1.3. Ответы к ситуационным задачам по теме: Физиология мышц.
- •2. Физиологические механизмы проведения возбуждения в возбудимых тканях 33
- •2.1.Физиология нервных волокон и нервов 34
- •2.2.Синаптическая передача возбуждения 40
- •1.Ответы к ситуационным задачам по разделу: «возбудимые ткани» 99
7. Физическая работоспособность в особых условиях окружающей среды
7.1. Влияние температуры и влажности воздуха на физическую работоспособность.
Во время интенсивной и длительной физической работы теплопродукция в мышцах возрастает в 20-25 раз по сравнению с условиями покоя. Почти все тепло передается в кровь и переносится с нею в ядро тела, температура которого повышается до 39-40°С. При прочих равных условиях, чем выше температура окружающего воздуха, тем больше поднимается температура тела при работе. Снижение работоспособности при выполнении интенсивных физических нагрузок на фоне повышенных температуры и влажности воздуха обусловлено перегреванием тела, дегидратацией организма и уменьшением кровоснабжения работающих мышц.
Во время интенсивной физической работы скорость потообразования возрастает в десятки раз, достигая, например, во время марафонского бега 20-25 мл/мин. Потери воды за время бега могут достигать 2,5-4,5 л. Самым тяжелым последствием усиленного потоотделения является дегидратация, характеризующаяся уменьшением содержания жидкости в организме и снижением концентрации электролитов в жидких средах.
Дегидратация во время мышечной работы приводит к существенному снижению физической работоспособности. Причинами этого являются:
1) снижение эффективности регуляции температуры тела вследствие ухудшения переноса тепла от ядра к оболочке и уменьшения активности потовых желез;
2) уменьшение объема плазмы крови, приводящее к снижению объема циркулирующей крови, венозного возврата, систолического объема, а также к увеличению показателя гематокрита и вязкости крови;
3) уменьшение объема межклеточной и внутриклеточной жидкости, а также концентрации электролитов в них, приводящее к нарушению равновесия электролитов, замедлению скорости протекания биохимических процессов и вследствие этого к нарушению функции как самих мышечных клеток, так и регуляторных механизмов, управляющих их работой.
Снижение физической работоспособности в условиях повышенной температуры и влажности воздуха является также следствием уменьшения притока крови к работающим мышцам. С целью предотвращения перегревания организма система терморегуляции, не имея собственных исполнительных механизмов, использует другие системы и, в частности, кровообращение. Для усиления теплоотдачи с поверхности кожи расходуется до 20-25% минутного объема кровообращения. В результате, значительное количество крови (5-8 л/мин) не поступает к работающим мышцам. Это, в свою очередь, уменьшает доставку кислорода к мышечным клеткам и снижает их аэробную работоспособность.
7.2. Физическая работоспособность в условиях пониженного атмосферного давления (среднегорья).
Находясь на высотах выше уровня моря, спортсмен вынужден выполнять интенсивные физические нагрузки в условиях пониженного атмосферного давления (гипобарии) и сниженного парциального давления кислорода (гипоксии), то есть в условиях гипобарической гипоксии. С увеличением высоты, на которой находится человек, дефицит кислорода в атмосферном воздухе ведет к снижению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, уменьшению его содержания в артериальной крови и, как следствие, ухудшению снабжения тканей кислородом и снижению физической работоспособности при максимальных и субмаксимальных нагрузках. Для спортивной практики наибольший интерес представляют физиологические эффекты среднегорья, на которых часто проводятся соревнования.
При пониженном парциальном давлении кислорода у лиц, выполняющих субмаксимальные аэробные нагрузки без предварительной адаптации к высоте, происходят характерные изменения физиологических функций. Потребность в кислороде при выполнении одной и той же физической нагрузки на высоте 1500-2500 м остается такой же, как и на уровне моря. Поэтому, для того чтобы обеспечить работающий организм требуемым количеством кислорода, уменьшение его молекул в единице объема горного разреженного воздуха должно быть компенсировано соответствующим увеличением легочной вентиляции. В этом и состоит основной физиологический механизм срочной адаптации организма к гипоксическим условиям. Поэтому, если в покое, на высоте среднегорья легочная вентиляция меняется незначительно, то при выполнении мышечной работы она всегда существенно больше, чем на равнине. У одного и того же человека при одинаковой мощности работы минутный объем дыхания тем больше, чем больше высота.
Пониженное насыщение крови кислородом на высоте при выполнении субмаксимальной аэробной работы компенсируется увеличением минутного объема кровообращения, который возрастает за счет увеличения частоты сердечных сокращений при мало меняющемся систолическом объеме. Максимальные величины частоты сердечных сокращений, систолического объема и минутного объема кровообращения на высоте и на уровне моря одинаковы. Однако, при работе в гипоксических условиях предельные величины частоты сердечных сокращений и минутного объема кровообращения достигаются при меньших величинах нагрузки, чем на равнине.
Уменьшение содержания О2, в артериальной крови у человека, находящегося в среднегорье, приводит к уменьшению максимального потребления кислорода. Cущественное для спортивной практики снижение максимального потребления кислорода начинается с подъема на высоты более 1500 м. Далее оно уменьшается примерно на 1% при подъеме на каждые 100 м. Снижение максимального потребления кислорода является основной причиной уменьшения аэробной выносливости человека в условиях среднегорья.
С увеличением высоты, наряду со снижением барометрического давления, уменьшается плотность воздуха и, следовательно, его сопротивление движущемуся телу. Поэтому, в скоростно-силовых упражнения (спринтерский бег, прыжки, метания и др.) и силовых упражнениях, в отличие от упражнений на выносливость, спортивный результат в среднегорье может быть выше, чем на равнине.
В процессе адаптации к высоте (горной акклиматизации) уменьшается влияние сниженного парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на организм человека и повышается его физическая работоспособность. Минимальная продолжительность времени, необходимая для адаптации кислород-транспортной системы к условиям пониженного парциального давления О2 зависит, прежде всего, от высоты, на которой находится спортсмен. Так, на высотах 2000-2500 м это время составляет не менее 8-10 дней, а на высотах 3600 м — 15-21 день. Продолжительность периода адаптации к условиям среднегорья уменьшается в результате выполнения правильно подобранных по интенсивности и длительности физических нагрузок. В то же время при любой продолжительности пребывания на высоте никогда не достигается уровень физической работоспособности человека, характерный для него в условиях равнины.
Повышение работоспособности человека в процессе адаптации к сниженному парциональному давлению кислорода связано с активизацией механизмов транспорта кислорода к тканям тела и усилением эффективности использования кислорода клетками для целей аэробного образования энергии. Достигается это увеличением легочной вентиляции при выполнении одной и той же нагрузки; возрастанием диффузионной способности легких; повышением кислородной емкости крови в результате увеличения числа эритроцитов и содержания гемоглобина; увеличением плотности капилляров в скелетных мышцах; повышением концентрации миоглобина в мышцах; увеличением плотности митохондрий в клетках, а также содержания и активности окислительных ферментов в них. Клеточные структурно-метаболические механизмы адаптации к сниженному содержанию кислорода в воздухе требуют значительно большего периода времени, чем физиологические механизмы. В результате всех этих адаптивных изменений максимальное потребление кислорода постепенно возрастает и через 3-4 недели пребывания в среднегорье становится лишь на 10-20% меньше, чем на уровне моря. Даже постоянно проживающие в горах спортсмены обладают более низкими величинами максимального потребления кислорода на «своей» высоте, чем на равнине.
Таким образом, физическая работоспособность человека снижается по мере повышения высоты над уровнем моря и снижения парциального давления кислорода. В первую очередь это касается аэробной выносливости. Мышечная сила, максимальная аэробная мощность и координация движений при выполнении физических упражнений спортсменами практически не меняются. Более того, из-за пониженной плотности воздуха спортивные результаты на спринтерских дистанциях, в прыжках, метаниях, могут быть даже выше, чем на уровне моря. Поскольку процессы восстановления физиологических функций после напряженной физической работы на высоте замедленны, с целью предотвращения развития переутомления в этих условиях реализация повторных нагрузок допустима лишь после более длительных, чем на равнине, периодов отдыха.