Состав мышечных волокон как генетический маркер

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЫКТЫВКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ПСИХОЛОГИИ, СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЫ И ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Контрольная работа

по дисциплине “Спортивная генетика ”

«Состав мышечных волокон как генетический маркер»

Выполнил:

Студентка группы 941

Мелехина О. В.

Проверил:

Шапашников М. В.

Сыктывкар 2010

Состав мышечных волокон как генетический маркер

Состав (композиция) мышечных волокон определяется, в основном, генетическими факторами.

В составе скелетных мышц у взрослых людей различают три типа мышечных волокон:

– Медленные неутомляемые (окислительные I типа);

– Быстрые неутомляемые (окислительные или промежуточные II-а типа);

– Быстрые утомляемые (гликолитические II-б типа).

Медленные волокна I типа, или медленные окислительные – это выносливые (неутомляемые) и легковозбудимые волокна, с богатым кровоснабжением, большим количеством митохондрий (энергетических центров), запасов миоглобина и с использованием окислительных процессов энергообразования (аэробные). Их в среднем у человека 50,4%. Они легко включаются в работу при малейших напряжениях мышц, очень выносливы, но не обладают достаточной силой. Чаще всего они используются при поддержании ненагрузочной статической работы, например, при сохранении позы.

Быстрые утомляемые волокна II-б типа, или быстрые гликолитические, используют анаэробные процессы энергообразования (гликолиз). Они менее возбудимы, включаются при больших нагрузках и обеспечивают быстрые и мощные сокращения мышц. Зато эти волокна быстро утомляются. Их примерно 31,1%.

Быстрые неутомляемые окислительные волокна – это волокна промежуточного типа (II-а), их 18,5%.

В среднем для разных мышц характерно различное соотношение медленных (I типа) и быстрых (II-а и II-б) мышечных волокон. Так, в трехглавой мышце плеча преобладают быстрые волокна (67%) над медленными (33%), что обеспечивает скоростно-силовые возможности этой мышцы, а для более медленной и выносливой камбаловидной мышцы характерно наличие 84% медленных и всего 16% быстрых волокон (Салтин Б., 1979).

К моменту рождения человека его мышцы содержат лишь медленные волокна, но под влиянием нервной регуляции устанавливается в ходе онтогенеза генетически заданное индивидуальное соотношение мышечных волокон разного типа. По мере перехода от зрелого возраста к пожилому число быстрых волокон у человека заметно снижается, и соответственно уменьшается мышечная сила. Например, наибольшее количество быстрых волокон в наружной головке четырех главой мышцы бедра мужчины (около 59-63%) отмечается в возрасте 20-40 лет, а в возрасте 60-65 лет их число почти на 1/3 меньше (45%).

Однако состав мышечных волокон в одной и той же мышце имеет огромные индивидуальные различия, зависящие от врожденных особенностей человека. Например, встречаемость медленных волокон в четырехглавой мышце бедра может быть примерно описана кривой нормального распределения, в которой среднее количество этих волокон составляет 50-60%. При этом имеются субпопуляции со значительным преобладанием I или II типа волокон.

По данным биопсии было выявлено большое разнообразие в пропорциях медленных и быстрых волокон у разных людей: количество быстрых волокон варьирует в следующих пределах – для латеральной головки четырехглавой мышцы бедра – 24-85%, для камбаловидной мышцы – 44-95%, для икророножной мышцы 16-85% и т. п. Кроме того, отмечены некоторые половые различия: в латеральной головке четырехглавой мышцы бедра количество медленных волокон у мужчин колеблется от 20 до 80%, а у женщин – от30до 75%.

В процессе спортивной тренировки характерный для каждого организма состав мышечных волокон не изменяется. Возможно только нарастание толщины (гипертрофия) отдельных волокон, а также изменение свойств промежуточных волокон. Эксперименты на животных показали, что тренировка одной конечности не изменяет числа мышечных волокон по сравнению с контрольной, нетренированной конечностью, но происходит заметное увеличение мышечной массы. Аналогичная стабильность типологии мышечных волокон наблюдается при многолетней спортивной тренировке у человека. Исследования композиции мышечных волокон в четырехглавой мышце бедра показали, что при длительной тренировке в академической гребле присущие отдельным индивидам соотношения волокон не изменяются: у гребцов I юношеского разряда и I взрослого разряда количество медленных волокон составляет 44-82% и у кандидатов в мастера спорта и мастеров спорта – в тех же пределах: 47-73% (Ю. И.Афанасьев, С. Л. Кузнецов, 1991).

В связи с характерной для индивидуума стабильностью состава (композиции) мышечных волокон и корреляцией этого показателя со многими генетическими признаками он может служить надежным маркером для решения многих проблем спортивной генетики. Например, найдена связь между количеством медленных волокон в четырехглавой мышце бедра и величиной МПК, которая сохраняет прямо пропорциональный характер в пределах до значении 60-65% медленных волокон.

Значимость типологии мышечных волокон как генетического маркера аэробных возможностей подтверждается данными о количестве медленных волокон I типа у спортсменов различных видов спорта: у нетренированных людей – 51 %, у высококвалифицированных гребцов – 66,5 %, у бегунов на длинные дистанции – 73,7%.

Поскольку длительный тренировочный процесс не вносит изменений в состав мышечных волокон скелетных мышц, то этот генетический маркер должен использоваться уже на начальных этапах отбора. Среди спортсменов высшего уровня спортивного мастерства различий по этому показателю в каждом виде спорта практически не существует, что является результатом многолетнего отбора.

Для прогнозирования пригодности людей к занятиям физическими упражнениями различной мощности и продолжительности рекомендуют ориентироваться на следующие показатели состава мышечных волокон (рис. 9), изученные в результате анализа биоптатов более 1500 спортсменов (Язвиков В. В., Петрухин В. Г., 1990):

Количество медленных волокон (I типа), адекватное для работы различной продолжительности

Рис. 9. Количество медленных мышечных волокон (I типа) в скелетных мышцах человека, адекватное для работы различной продолжительности

(по: Язвиков В. В., Петрухин В. Г., 1990; Афанасьев Ю. И.,

Кузнецов С. Л., 1991, и др.).

в видах спорта с однократным выполнением работы максимальной мощности, продолжающейся до 10-30 сек – менее 20% медленных волокон I типа (таких людей в популяции примерно 8%);

для физической работы субмаксимальной мощности (длительностью от 30-40 сек до 3-5 мин) – 20-40% медленных волокон (таких лиц 23 %);

для работы на выносливость (от 30-40 мин до нескольких часов) – более 60% медленных волокон (таких лиц 27%);

для работы переменной мощности (в ситуационных видах спорта – спортивных играх, единоборствах) – около 50% (40-60%) медленных волокон (таких лиц 42%).

В особую группу (около 10%) выделяют людей, способных выполнять любую работу и имеющих в составе скелетных мышц 50% и более промежуточных волокон II-а типа и около 20% волокон I типа.

При несоответствии состава мышечных волокон характеру выполняемой работы рост спортивного мастерства прекращается, и такие спортсмены отсеиваются в процессе многоэтапного отбора.

Список литературы

Сологуб Е. Б., Таймазов В. А. Спортивная генетика: Учебное пособие. – М.: Терра-Спорт, 2000. 127 с.