Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием

--PAGE_BREAK--нированный. Экономизация проявляется в несколько меньшем расхо­де энергии на единицу работы, однако весь объем работы у трениро­ванного при предельной работе настолько велик, что общая величина затраченной энергии оказывается очень большой.

  Тесная связь наблюдается между максимальным потреблением кислорода и тренированностью. Максимальное потребление кислорода сопровождается максимальной интенсивностью легочного дыхания, которое у высокотренированных спортсменов достигает значительно больших величин, чем у малотренированных.

Если выполняемая предельная работа характеризуется высокой интенсивностью анаэробных реакций, то она сопровождается накопле­нием продуктов анаэробного распада. Оно больше у тренированных спортсменов, чем у нетренированных.

Значительные изменения в химизме крови во время работы гово­рят о том, что центральная нервная система тренированного организма обладает устойчивостью к действию резко измененного состава внут­ренней среды. Организм высокотренированного спортсмена обладает повышенной сопротивляемостью к действию факторов утомления, иначе говоря, большой выносливостью. Он сохраняет работоспособ­ность при таких условиях, при которых нетренированный организм вынужден прекратить работу.

 Функциональные показатели тренированности при выполнении предельно напряженной работы в циклических видах двигательной деятельности обусловливаются мощностью работы. Так, из приведенных данных видно, что при работе субмаксимальной и максимальной мощности наибольшее значение имеют анаэробные процессы энергообеспечения, т.е. способность адаптации организма к работе при существенно измененном составе внутренней среды в кис­лую сторону. При работе большой и умеренной мощности главным фактором результативности является своевременная и удовлетворяю­щая доставка кислорода к работающим тканям. Аэробные возможнос­ти организма при этом должны быть очень высоки.

При предельно напряженной мышечной деятельности происходят значительные изменения практически во всех системах организма, и это говорит о том, что выполнение этой напряженной работы связано с вовлечением в ее реализацию больших резервных мощностей орга­низма, с усилением обмена веществ и энергии.

Таким образом, организм человека, систематически занимающего­ся активной двигательной деятельностью, в состоянии совершить более значительную по объему и интенсивности работу, чем организм человека, не занимающегося ею. Это обусловлено систематической ак­тивизацией физиологических и функциональных систем организма, вовлечением и повышением их резервных возможностей, своего рода тренированностью процессов их использования и пополнения. Каж­дая клетка, их совокупность, орган, система органов, любая функцио­нальная система в результате целенаправленной систематической упражняемости повышают показатели своих функциональных возмож­ностей и резервных мощностей, обеспечивая в итоге более высокую работоспособность организма за счет того же эффекта упражняемости, тренированности мобилизации обменных процессов.

 Обмен веществ и энергии

Основной признак живого организма — обмен веществ и энергии. В организме непрерывно идут пластические процессы, про­цессы роста, образования сложных веществ, из которых состоят клет­ки и ткани. Параллельно происходит обратный процесс разрушения. Всякая деятельность человека связана с расходованием энергии. Даже во время сна многие органы (сердце, легкие, дыхательные мышцы) расходуют значительное количество энергии. Нормальное протекание этих процессов требует расщепления сложных органических веществ, так как они являются единственными источниками энергии для жи­вотных и человека. Такими веществами являются белки, жиры и угле­воды. Большое значение для нормального обмена веществ имеют также вода, витамины и минеральные соли. Процессы образования в клетках организма необходимых ему веществ, извлечение и накопление энергии (ассимиляция) и процессы окисления и распада органи­ческих соединений, превращение энергии и ее расход (диссимиляция) на нужды жизнедеятельности организма между собой тесно перепле­тены, обеспечивают необходимую интенсивность обменных процессов в целом и баланс поступления и расхода веществ и энергии.

Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трех ме­сяцев.

Обмен белков           

 Белки — необходимый строительный материал протоплазмы клеток. Онивыполняют­в организме специальные функции. Все ферменты, многие гормоны, зрительныйпурпур сетчатки, переносчики кислорода, защитные вещества крови являются белковыми телами. Белки состоят из белковых элементов — аминокислот, ко­торые образуются при переваривании животного и растительного белка и поступают в кровь из тонкого кишечника. Аминокислоты делятся на незаменимые и заменимые. Незаменимы­ми называются те, которые организм получает только с пищей. Заме­нимые могут быть синтезированы в организме из других аминокислот. По содержанию аминокислот определяется ценность белков пищи. Вот почему белки, поступающие с пищей, делятся на две группы: пол­ноценные, содержащие все незаменимые аминокислоты, и неполноцен­ные, в составе которых отсутствуют некоторые незаменимые амино­кислоты. Основным источником полноценных белков служат живот­ные белки. Растительные белки (за редким исключением) неполно­ценные.

В тканях и клетках непрерывно идет разрушение и синтез белко­вых структур. В условно здоровом организме взрослого человека ко­личество распавшегося белка равно количеству синтезированного. Таккак баланс белка в организме имеет большое практическое знамение, разработано много методов его изучения.

Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нервным путями (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг).

Обмен углеводов.

Углеводы делятся  на простые и сложные.Простые углеводы называются моносахаридами. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро всасываются из ки­шечника в кровь. Сложные углеводы построены из двух или многих молекул моносахаридов. Соответственно они называются дисахаридами и полисахаридами.

Углеводы поступают в организм с растительной и частично с жи­вотной пищей. Они также синтезируются в организме из продуктов расщепления аминокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в таком виде откладываются в организме.

Значение углеводов. Углеводы — важная составная часть живого организма. Однако их в организме меньше, чем белкой и жиров, они составляют всего лишь около 2% сухого вещества тела.Углеводы в организме главный источник энергии. Они всасывают­ся в кровь в основном в виде глюкозы.

Клетки головного мозга в отличие от других клеток организма не могут депонировать глюкозу. У практически здорового человека автоматически поддер­живается оптимальный уровень глюкозы в крови (80—120 мг%).

Регуляция углеводного обмена. Депонирование углеводов, ис­пользование углеводных запасов печени и все другие процессы угле­водного обмена регулируются центральной нервной системой. Боль­шое значение в регуляции углеводного обмена имеет и кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии.

Обмен жиров       

Жиры-важный источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток. Излишки жиров могут депонироваться в организме. Откладываютсяони главным образом в подкожной жировой клетчатке, сальнике, пе­чени и других внутренних органах.

В желудочно-кишечном тракте жир распадается на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в тонких кишках. Затем он вновь синтезируется в клетках слизистой кишечника. Образовавший­ся жир качественно отличается от пищевого и является специфичес­ким для человеческого организма. В организме жиры могут синтези­роваться также из белков и углеводов.

Жиры, поступающие в ткани из кишечника и из жировых депо, путем сложных превращений окисляются, являясь, таким образом, ис­точником энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. Как энергетический материал жир ис­пользуется при состоянии покоя и выполнении длительной малоин­тенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной деятельности окисляются углеводы. Но через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и про­дукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько интенсивным, что 80% всей необходимой в этих усло­виях энергии освобождается в результате расщепления жира.

Жир используется как пластический и энергетический материал, покрывает различные органы, предохраняя их от механического воз­действия. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фикса­цию внутренних органов. Подкожная жировая клетчатка, являясь пло­хим проводником тепла, защищает тело от излишних теплопотерь. Пищевой жир содержит не­которые жизненно важные витамины.

Обмен жира и липидов в организме сложен. Большую роль в этих процессах играет печень, где осуществляется синтез жирных кислот из углеводов и белков.Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При го­лодании жировые запасы служат источником углеводов.

Регуляция жирового обмена. Обмен липидов в организме регули­руется центральной нервной системой. При повреждении некоторых ядер гипоталамуса жировой обмен нарушается и происходит ожире­ние организма или его истощение.

Обмен воды и минеральных веществ.

 Человеческий организм на 60% состоит из
воды. Жировая ткань содержит 20% воды (отее массы), кости — 25, печень — 70, скелетные мышцы — 75, кровь — 80, мозг — 85%. для нормальной жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источни­ками энергии. Но без воды не могут протекать обменные процессы. Вода — хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно-восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворенном состоянии, либо в виде солей. Вода входит в со­став пищеварительных соков, участвует в удалении из организма про­дуктов обмена, среди которых содержатся и токсические вещества, а также в терморегуляции.

Без воды человек может прожить не более 7—10дней, тогда как без пищи — 30—40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через почки (1700 мл),  потом через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (.300 мл).

Вода поступает в организм человека в «чистом виде» и в составе различных продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. Суточная потребность человека в воде составляет 2,0—2,5 л.

В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный компонент регуляции. Регулятором водно-солевого обмена являются гормоны коры над­почечников (альдостерон) и задней доли гипофиза (антидиуретичес­кий).
Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуры белков, гормонов, ферментов. Общее количество всех минеральных ве­ществ в организме составляет приблизительно 4—5% массы тела. Нормальная деятельность центральной нервной системы, сердца и других органов протекает при условии строго определенного содержания ионов минеральных веществ, за счет которых поддерживается посто­янство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости; они участвуют в процессах секреции, всасывания, выделения и т.д.

Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и водой. Хронический не­достаток в пище минеральных веществ может приводить к расстрой­ству функций организма.

Нормальный рост и развитие организма зависят от поступления достаточного количества Na. Ионы С1 идут на образование соляной кислоты в желудке, играющей большую роль в пищеварении.Йод является важной составной частью гормона щитовидной железы — тироксина, который принимает участие в регу­ляции обмена веществ, а калий имеет определяющее значение в меха­низмах возникновения и распространения возбуждения, связан с про­цессом костных образований.

Витамины и ил роль 

Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ. Роль витаминов сходна с ролью ферментов и гормонов. Целый ряд витаминов входит в состав различных ферментов. При недостатке в организме витаминов разви­вается состояние, называемое гиповитаминозом. Заболевание, возни­кающее при отсутствии того или иного витамина, называется авита­минозом.

Витамин А. При авитаминозе А задерживаются процессы роста ор­ганизма, нарушается обмен веществ. Наблюдается также особое забо­левание глаз, называемое ксерофтальмией (куриная слепота).

Витамин D называют противорахитическим витамином. Недоста­ток его приводит к расстройству фосфорного и кальциевого обмена. Комплекс расстройств характеризует на­блюдаемое у детей заболевание — рахит.

Витамины группы В. Недостаток или отсутствие витаминов груп­пы В вызывает нарушение обмена веществ, расстройство функций центральной нервной системы. При этом наблюдается снижение со­противляемости организма к инфекционным болезням. Витаминами бодрости, повышенной работоспособности и крепких нервов называют витамины группы В. Суточная норма витамина В для взрослого 2— 6 мг, при систематической спортивной деятельности эта норма должна увеличиваться в 3—5 раз.

Витамин С называют противоцинготным. При недостатке его в пище (а больше всего его содержится в свежих фруктах и овощах) раз­вивается специфическое заболевание — цинга, при которой кровото­чат десны, а зубы расшатываются и выпадают.

Кроме описанных здесь витаминов большое значение для жизнеде­ятельности организма имеют фолиевая кислота, биотин, холин, вита­мин Е (фактор размножения) и витамин К. Все они достаточно широ­ко распространены в природе, и при нормальном питании потребность в них полностью удовлетворяется.

Если еще учесть, что многие витамины организм использует для построения ферментов, участвующих в обмене веществ, то переоце­нить роль витаминизации в обеспечении жизнедеятельности организ­ма невозможно, тем более при активной мышечной деятельности.

Обмен энергии          

Обмен веществ и энергии — это взаимосвязанные процессы, разделение которых свя­зано лишь с удобством изучения. Ни один из этих процессов в отдельности не сущест­вует. При окислении энергия химических связей, содержащаяся в пи­тательных веществах, освобождается и используется организмом. За счет перехода одних видов энергии в другие и поддерживаются все жизненные функции организма. При этом общее количество энергии не изменяется. Соотношение между количеством энергии, поступаю­щей с пищей, и величиной энергетических затрат называется энерге­тическим балансом.

Питательные вещества можно замешать, учитывая их калоричес­кую ценность. Но для организма важна не только общая калорийность пищи. Если человек достаточно долго потребляет только жиры или белки, или углеводы, в его организме воз­никают глубокие изменения в обмене веществ. При этом нарушаются пластические процессы в протоплазме клеток, наблюдается сдвиг азо­тистого равновесия, образуются и накапливаются токсические про­дукты.

Таким образом, чтобы сохранять энергетический баланс, поддер­живать нормальную массу тела, обеспечивать высокую работоспособ­ность и профилактику различного рода патологических явлений в ор­ганизме, необходимо при полноценном питании увеличить расход энергии за счет повышения двигательной активности, что существен­но стимулирует обменные процессы.

Основной обмен является индивидуальной константой и зависит от пола, возраста, массы и роста человека. У здорового человека он может держаться на постоянном уровне в течение ряда лет. В детском возрасте величина основного обмена значительно выше, чем в пожи­лом. Деятельное состояние вызывает заметную интенсификацию об­мена веществ. Обмен веществ при этих условиях называется рабочим обменом.

Регуляция обмена веществ    Русский   физиолог   И.П.   Павлов   (1849-1936) установил, что функциональное со­стояние нервной системы может изменять интенсивность обменных процессов. Спо­собность нервной системы менять характер питания (трофики) тканей получила наименование трофической функции нервной системы.

В дальнейшем было установлено, что вегетативная нервная систе­ма оказывает непосредственное трофическое влияние на деятельность всех органов. Особое значение в регуляции обмена веществ имеет отдел промежуточного мозга — гипоталамус. Разрушение этого отдела центральной нервной системы ведет к целому ряду нарушений жиро­вого, углеводного и других видов обмена. Гипоталамус регулирует де­ятельность важной железы внутренней секреции — гипофиза, который контролирует работу всех других желез внутренней секреции, а те, в свою очередь, выделяя гормоны, осуществляют тонкую гуморальную регуляцию обмена веществ на клеточном уровне. Различные гормоны (инсулин, адреналин, тироксин) направляют деятельность фермент­ных систем, которые регулируют обменные процессы в организме. Эта согласованная взаимосвязь осуществляется в результате взаимодейст­вия нервной и гуморальной (жидкостной) систем регуляции.

Для регуляции основного обмена имеют существенное значение условнорефлекторные факторы.

На основной обмен влияют многие гормоны. Например, тироксин резко повышает основной обмен; при гипофункции щитовидной же­лезы он снижается. Наряду с другими факторами на величину обмена веществ и энергии воздействуют характер питания, состав и количест­во принимаемой пищи. Пищеварительные процессы повышают обмен веществ и энергии. Это называется специфически-динамическим дей­ствием пищи. Оно продолжается в течение 5—6 ч после ее приема. Степень увеличения обменных процессов зависит от того, какие веще­ства перевариваются и всасываются. Наиболее сильным специфичес­ки-динамическим действием обладают белки и аминокислоты. По­ступление с пищей белков повышает обмен энергии на 10%, углево­дов — на 6, жиров — на 3. При обычном смешанном питании прием пищи увеличивает основной обмен на 150—200 ккал. Повышение ос­новного обмена в связи с приемом пищи обусловлено усилением хи­мических процессов в тканях при ассимиляции составных частей пищи.

Изменения в системах         кровообращения

При регулярных занятиях физическими упражнениями, каким-либо видом спорта  увеличивается количество эритроцимышенной деятельности  гемоглобина, обеспечивающее рост кислородной емкости крови; возрастает количество лейкоцитов и ихактивность, что повышает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям.

Физиологические сдвиги негативного плана (нарастание концент­рации молочной кислоты, солей и т.н.) после непосредственной мы­шечной деятельности у тренированных людей легче и быстрее ликви­дируются с помощью так называемых буферных систем крови благо­даря более совершенному механизму восстановления.

Кровь в организме под воздействием работы сердца находится в по­стоянном движении. Этот процесс происходит под воздействием раз­ности давления в артериях и венах. Артерии — кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца. Они имеют плотные упругое мышечные стенки. От сердца отходят крупные артерии (аорта, легоч­ная артерия), которые, удаляясь от него, ветвятся на более мелкие. Из капилляров кровь переходит в вены—сосуды, по которым она движется к сердцу. Вены имеют тонкие и мягкие стенки и клапаны, которые пропускают кровь только в одну сторону — к сердцу.

Двигательная активность человека, занятия физическими упраж­нениями, спортом оказывают существенное влияние на развитие и со­стояние сердечно-сосудистой системы. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тренировке и не поддается ей столь легко,     продолжение
--PAGE_BREAK--