Изменения в организме спортсмена при физической работе, требующие фармакологической поддержки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ

П.М. МАШЕРОВА»

РЕФЕРАТ

Изменения в организме спортсмена при физической работе, требующие фармакологической поддержки

Подготовил:

магистрант 1 курса ДО

Алешкевич Виталий Викторович

Проверил:

прфессор кафедрыТиМФКиСМ,

доктор медицинских наук

Питкевич Эдуард Сергеевич

Витебск, 2020

СОДЕРЖАНИЕ

спортсмен физическая нагрузка спортивный упражнение

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1.ОСОБЕННОСТИ ТРЕНИРОВАННОГО ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

ГЛАВА 2.ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПОД ВЛИЯНИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

ГЛАВА 3.ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ, ПРИВОДЯЩИЕ К СНИЖЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И УТОМЛЕНИЮ. ПЕРЕУТОМЛЕНИЕ

3.1 Центральная и периферическая нервная система

3.2Изменения сократительной способности скелетных мышц

3.3Участие системы крови

3.4Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку

3.5 Энергетическое обеспечение физической работы

3.6 Реакция системы дыхания на физическую нагрузку

3.6.1 Система дыхания

3.6.2 Механика дыхания

3.6.3 Анатомо-физиологические показатели состояния легких

3.6.4 Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью

ГЛАВА 4.ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В МЫШЦЕ

ГЛАВА 5.ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ПРИ НАГРУЗКАХ

ГЛАВА 6.МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СПОРТИВНЫХ УПРАЖНЕНИЙ

6.1Углеводный обмен

6.2Жировой обмен

6.3Белковый обмен

6.4Восполнение энергии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Красота и сила тренированного тела всегда привлекали живописцев и ваятелей. Это проявлялось уже в наскальной пещерной живописи наших предков, достигло совершенства во фресках древней Эллады, скульптурах Микеланджело. В то же время не всегда тренированность человека сопровождается повышением выносливости, а за рекорды в большом спорте организм нередко расплачивается дорогой ценой.

Тренированность организма человека -- это возможность выполнять большие физические нагрузки, обычно наблюдается у людей, чей образ жизни или профессия связаны с напряженной мышечной деятельностью: у лесорубов, шахтеров, такелажников, спортсменов. Тренированный организм, приспособленный к физическим нагрузкам, способен не только осуществлять интенсивную мышечную работу, но и оказывается более устойчивым к ситуациям, вызывающим болезни, к эмоциональным нагрузкам, экологическим воздействиям.

Спортивная, как и все виды деятельности организма человека, базируется на структурно-морфологической организации, энергетике и физиологических механизмах жизнедеятельности в основе которой лежит функциональная активность клетки. Как известно, организм является единым целом и его функциональная активность направлена в каждый данный момент на удовлетворение потребностей. При этом степень участия и роль отдельных функциональных систем организма различна. Ведущее значение имеет центральная нервная система и высшая нервная деятельность. Основным исполнительным звеном является мышечная система. Главным вспомогательным аппаратом, обеспечивающими интенсивную физическую активность,являются системы крови, дыхания, кровообращения, терморегуляции. Функциональные системы пищеварения и выделения играют ведущую роль в восстановительном периоде после прекращения активной физической работы.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТРЕНИРОВАННОГО ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Существуют две основные черты тренированного тела человека, привыкшего к большим физическим нагрузкам.

Первая черта заключается в возможности выполнять мышечную работу такой продолжительности или интенсивности, которая не под силу нетренированному организму. Не приученный к физическим нагрузкам человек не в состоянии пробежать марафонскую дистанцию или поднять штангу весом, значительно превышающим его собственный.

Вторая черта заключается в более экономном функционировании физиологических систем в покое и при умеренных нагрузках, а при максимальных нагрузках -- способности достигать такого уровня функционирования, который невозможен для нетренированного организма.

Так, в условиях покоя у постоянно выполняющего большие физические нагрузки человека частота пульса может составлять всего 30--50 ударов в минуту, частота дыхания - 6--10 в минуту. Живущий физическим трудом человек осуществляет мышечную работу при меньшем увеличении потребления кислорода и с большей эффективностью.

При предельно напряженной работе в тренированном организме происходит значительно большая мобилизация систем кровообращения, дыхания, обмена энергии по сравнению с нетренированным.

ГЛАВА 2.ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА ПОД ВЛИЯНИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

В организме каждого человека под влиянием тяжелого физического труда в клетках органов и тканей, на которые падает физическая нагрузка, активируется синтез нуклеиновых кислот и белков. Эта активация приводит к избирательному росту клеточных структур, ответственных за адаптацию к физической нагрузке. В результате, во-первых, возрастают функциональные возможности такой системы, а во-вторых, временные сдвиги переходят в постоянные прочные связи.

Изменения в организме человека вследствие интенсивной мышечной деятельности во всех случаях представляют собой реакцию целого организма, направленную на решение двух задач: обеспечения мышечной деятельности и поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). Эти процессы запускаются и регулируются центральным управляющим механизмом, имеющим два звена: нейрогенное и гуморальное.

Рассмотрим первое звено, управляющее процессом тренировки организма на физиологическом уровне, -- нейрогенное звено.

Формирование двигательной реакции и мобилизация вегетативных функций в ответ на начинающуюся мышечную работу обеспечиваются у человека центральной нервной системой (ЦНС) на основе рефлекторного принципа координации функций. Этот принцип эволюционно обеспечен строением ЦНС, а именно тем, что рефлекторные дуги связаны между собой большим количеством вставочных клеток, а количество сенсорных в несколько раз превышает количество двигательных нейронов. Преобладание вставочных и сенсорных нейронов -- морфологическая основа целостного и координированного реагирования организма человека на физическую нагрузку, другие воздействия внешней среды.

В реализации различных движений у человека могут принимать участие структуры продолговатого мозга, четверохолмия, подбугровой области, мозжечка, других образований головного мозга, в том числе высшего центра -- моторной зоны коры больших полушарий. В ответ на мышечную нагрузку (благодаря многочисленным связям в ЦНС) происходит мобилизация функциональной системы, ответственной за двигательную реакцию организма.

Весь процесс начинается с сигнала, чаще всего условнорефлекторного, побуждающего к мышечной деятельности. Сигнал (афферентнаяимпульсация от рецепторов) поступает в кору головного мозга в центр управления. «Управляющая система» активирует соответствующие мышцы, воздействует на центры дыхания, кровообращения, другие обеспечивающие системы. Поэтому соответственно физической нагрузке возрастает легочная вентиляция, увеличивается минутный объем сердца, происходит перераспределение регионального кровотока, тормозится функция органов пищеварения.

Совершенствование управления и периферического аппарата двигательной системы достигается в процессе многократного повторения сигнала и ответной мышечной работы (то есть во время тренировки человека). В результате этого процесса «управляющая система» закрепляется в виде динамического стереотипа и организм человека приобретает навык двигательной активности.

Расширение числа условных рефлексов в процессе тренировки человека создает условия для лучшей реализации явления экстраполяции в двигательных актах. Примером проявления экстраполяции могут служить движения хоккеиста в сложной, непрерывно меняющейся обстановке игры, поведение шофера-профессионала на незнакомой сложной трассе.

Одновременно с поступлением сигнала о физической нагрузке происходит нейрогенная активация гипоталамо-гипофизарной и симпатоадреналовой систем, что сопровождается интенсивным высвобождением в кровь соответствующих гормонов и медиаторов. Это второе звено механизма регуляции мышечной деятельности, гуморальное.

Главными результатами гуморальной реакции в ответ на физическую нагрузку являются:

-мобилизация энергетических ресурсов;

-перераспределение их в организме человека к органам и тканям, подвергающимся нагрузке;

-потенциация работы двигательной системы и обеспечивающих ее механизмов;

-формирование структурной основы долговременной адаптации к физической нагрузке.

При мышечной нагрузке пропорционально ее величине происходит увеличение секреции глюкагона, возрастает его концентрация в крови. В то же время происходит снижение концентрации инсулина. Закономерно увеличивается выход в кровь соматотропина (СТГ -- гормона роста), что обусловлено возрастающей секрецией в гипоталамусе соматолиберина.

Уровень секреции СТГ постепенно нарастает и длительное время остается повышенным. В нетренированном организме секреция гормона не может перекрыть возросший захват его тканями, поэтому уровень СТГ у нетренированного человека при тяжелой физической нагрузке существенно снижен.

Физиологическое значение перечисленных выше и других гормональных сдвигов определяется их участием в энергообеспечении мышечной работы и в мобилизации энергоресурсов. Такие сдвиги носят важный активирующий характер и подтверждают следующие положения:

1. Активация моторных центров и гормональные сдвиги, вызванные физической нагрузкой, небезразличны для центральной нервной системы. Малые и умеренные физические нагрузки активируют процессы высшей нервной деятельности, повышают умственную работоспособность. Длительные интенсивные нагрузки, особенно с истощающим последствием, вызывают противоположный эффект, резко снижают умственную работоспособность.

2. Неприспособленный к физическим нагрузкам организм человека не может справиться с интенсивными и длительными воздействиями. Для высокой производительности труда, где весомым является физический компонент, необходимо приобретение как специфических для данной специальности навыков, так и неспецифической физической тренированности.

3. Физическая разминка (гимнастика, разнообразная дозированная нагрузка, рациональные упражнения по снятию усталости сидячей позы и др. виды тренировки человека) служит важным фактором повышения работоспособности, особенно при гиподинамии и гипокинезии, монотонных видах труда.

4. Как в труде, так и в спорте достижения могут быть получены лишь с помощью построенной на основе научных медицинских фактов рациональной системы упражнений и тренировок.

5. Тяжелый физический труд для нетренированного организма, длительное время находившегося без физических нагрузок, точно так же, как резкое прекращение интенсивной физической работы (особенно у спортсменов-марафонцев, лыжников, штангистов), может вызвать грубые сдвиги в регуляции функций, переходящие во временные расстройства здоровья или стойкие заболевания.

Физическая работа делится на два вида, динамическую и статическую.

-Динамическая работа выполняется тогда, когда в физическом смысле происходит преодоление сопротивления на определенном расстоянии В этом случае (например, при езде на велосипеде, подъеме на лестницу или в гору) работа может быть выражена в физических единицах (1 Вт = 1 Дж/с = 1 Нм/с) При положительной динамической работе мускулатура действует как «двигатель», а при отрицательной динамической работе она играет роль «тормоза» (например, при спуске с горы).

-Статическая работа производится при изометрическом мышечном сокращении. Так как при этом не преодолевается никакое расстояние, в физическом смысле это не работа, тем не менее, организм реагирует на нагрузку физиологическим напряжениям. Проделанная работа в этом случае измеряется как произведение силы и времени.

Физическая активность вызывает немедленные реакции различных систем органов, включая мышечную, сердечно-сосудистую и дыхательную.

Эти быстрые адаптационные сдвиги отличаются от адаптации, развивающейся в течение более или менее длительного срока, например в результате тренировок. Величина быстрых реакций служит, как правило, непосредственной мерой напряжения.

При тяжелой динамической работе, однако, потребность в кислороде не может быть полностью удовлетворена, поэтому возрастает доля энергии, получаемой за счет анаэробного метаболизма.

ГЛАВА 3.ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ, ПРИВОДЯЩИЕ К СНИЖЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И УТОМЛЕНИЮ. ПЕРЕУТОМЛЕНИЕ

3.1Центральная и периферическая нервная система

Структурными единицами являются нейроны, формирующие чувствительное, двигательное (исполнительное) и обратную афферентацию между исполнительными органами и нервными центрами рефлекторной дуги. Спортивная деятельность является частным вариантом поведенческой реакции организма человека, Все компоненты нервно-мышечной организации двигательного акта - нейрон, нервные проводники (чувствительные и двигательные), нервно-мышечные синапсы, мышечные клетки скелетной мускулатуры в основе своей функциональной активности базируются на распространении возбуждения по структурам нервной системы и усилении энергетического обмена.

Двигательная реакции реализуется за счет координированного сокращения скелетных мышц под влиянием корковых нейронов, возбуждение которых параллельно активирует таламус, гипоталамус, структуры продолговатого мозга с генерализованной реакцией неро-эндокринной системы и обеспечивающих активную мышечную деятельность функциональных систем - дыхания и кровообращения. Особенностью обмена веществ в нейронах является высокая интенсивность аэробного окисления с потреблением кислорода мозгом до 25% общего потребления организмом. При прекращении поступления кислорода кора погибает за 5-6мин, стволовая часть за 15-20 мин., нейроны спинного мозга - за 20-30 мин. Энергозатраты мозга составляют 1/6-1/8 общих затрат энергии организма в сутки.

3.2 Изменения сократительной способности скелетных мышц

Сократительными элементами служат мышечные волокна, которые содержат 4 компонента, обеспечивающих сократительную функцию мышц:

а) миофибриллы, образованные параллельно ориентированными нитями актина и миозина;

б) тропонин-тропомиозин - регулирующий комплекс;

в) саркоплазматический ретикулум, образующий систему T-трубочек и каналов, которые содержат ионизированный кальций, запускающий сокращение;

г) систему энергетического обеспечения (митохондриальные комплексы).

Двигательной единицей скелетной мышцы является мотонейрон ЦНС и иннервируемые им мышечные волокна.

В основе мышечного сокращения лежит взаимодействие между толстыми и тонкими протофибриллами, регулируемое ионами кальция. Ионы кальция выходят из сарко-плазматического ретикулума при электрическом возбуждении и, связываясь с тропонином, вызывают ряд изменений, которые приводят к взаимодействию молекул актина и миозина с укорочением (сокращением) мышцы, обеспечивающим выполнение физической работы. Каждый цикл взаимодействия миофибрилл обеспечивается расходованием 1 молекулы АТФ, что сопровождается расходованием кретинфосфата, гликогена мышц и глюкозы крови. Причиной снижения работоспособности (утомления) является уменьшение в мышечной клетке запасов питательных веществ, накопление метаболитов, истощение медиатора в нервно-мышечном синапсе.

3.3 Участие системы крови

Эффективная деятельность мышечных клеток обеспечивается постоянством внутренней среды организма. Внутренней средой организма, имеющей непосредственный контакт с клеткой, является межклеточная (интерстициальная) жидкость. В свою очередь постоянство межклеточной жидкости определяется составом крови, лимфы, спинномозговой, внутрисуставной, плевральной, перитонеальной и других жидкостей.

Постоянно протекающий обмен между жидкостными пространствами организма обеспечивается непрерывным движением крови по кровеносным сосудам. Основную роль в обеспечении мышечного сокращения играет дыхательная функция крови - доставка мышечным клеткам кислорода и удаление углекислого газа. Кислород в клетке обеспечивает процессы окисления, результатом которых является образование энергии в виде АТФ и тепла. АТФ обеспечивает сохранение структуры клетки, процесс возбуждения и сокращения мышцы, тепло поддерживает интенсивность обменных реакций.

Равное по значению имеет трофическая (питательная) функция крови, обеспечивающая клетки питательными (глюкоза, аминокислоты, жиры) веществами, водой, витаминами, минеральными веществами.

Терморегуляторная функция крови обеспечивает стабилизацию температурных условий для мышечных клеток путем транспорта тепловой энергии, образующейся в активно функционирующих клетках и в поддержании теплового баланса организма в процессе мышечной деятельности.

Гомеостатическая, защитная функции крови играют определенную роль как в периоде мышечной деятельности, так и в восстановительном периоде. Лейкоцитоз развивается у здорового человека при мышечной работе, в процессе работы за счет лимфоцитов, в восстановительном периоде преимущественно повышается содержание нейтрофилов. Истощающая физическая нагрузка может приводить к лейкопении, к снижению содержания лимфоцитов и иммунодефициту. Типичные изменения картины крови при систематических занятиях спортом заключаются в увеличении объема циркулирующей крови, плазмы.

Увеличение объема циркулирующей крови и эритроцитов увеличивают кислородную емкость крови и создают условия для повышенного обеспечения дыхательной функции крови, снижение показателя гематокрита (соотношения форменных элементов крови и плазмы в %) повышает текучесть крови при ее движении по капиллярам.

3.4Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку

Систолический объем крови состоянии физиологического покоя в горизонтальном положении человека составляет чаще 75-100 мл (при частоте сердечных сокращений 70-75 уд/мин). При физической работе СОК увеличивается за счёт резервного объёма выброса. Минутный объем крови при физической работе возрастает за счет роста частоты сердечных сокращений и систолического объема крови

Особенностью «спортивного сердца» является:

-гипертрофия (увеличение массы мышцы миокарда);

-расширение полостей (объема) сердца - дилятация и снижение частоты сердечных сокращений (брадикардия) в состоянии покоя и при нагрузке. Снижение ЧСС (брадикардия) является специфическим эффектом тренировки(ЧСС в покое может быть ниже 30 уд/мин "рекордная" ЧСС покоя - 21 уд/мин). Снижение ЧСС повышает экономичность работы сердца, так как его энергетические запросы, кровоснабжение и потребление кислорода сердцемувеличиваются тем больше, чем выше ЧСС. Поэтому при одном и том же сердечном выбросе (как в покое, так и при мышечной работе) эффективность работы сердца у тренированных спортсменов выше, чем у нетренированных людей. Потребление кислорода сердцем равняется 24-30 мл/мин, или примерно 10% от общего потребления кислорода организмом. При работе потребление кислорода возрастает четырехкратно.

Выполнение физической работы обеспечивается значительными изменениями гемодинамики, которые направлены на максимальное кровоснабжение скелетных мышц с одновременным уменьшением объемного кровотока в органах брюшной полости (желудочно-кишечный тракт и почки).

Выполнение максимальной по интенсивности физической работы обеспечивается увеличением кровоснабжения скелетных мышц, которое повышается на порядок на фоне трехкратного возрастания минутного сердечного выброса, который обеспечивается соответствующим увеличением коронарного кровотока в абсолютном измерении и с сохранением неизменной относительной величины. Кровоснабжение головного мозга, который обеспечивает реализацию двигательных программ при выполнении физической работы не снижается.

Кожный кровоток при выполнении работы легкой интенсивности возрастает, обеспечивая более высокий уровень теплоотдачи и сохранение температурного гомеостаза. Падение кожного кровотока при интенсивной мышечной работе сопровождается повышением температуры тела, характерного для интенсивной мышечной деятельности. Резервом для обеспечения интенсивной мышечной работы за счет возрастания кровоснабжения мышц является перераспределение объемного кровотока с одновременным значительным снижением кровоснабжения органов брюшной полости. Этот срочный физиологический механизм адаптации гемодинамики имеет положительное значение для обеспечения текущей интенсивной мышечной деятельности. Однако в долговременной спортивной деятельности эпизоды снижения кровоснабжения желудка, кишечника, печени и почек, сопровождающие интенсивную физическую нагрузку во время тренировок и соревнований являются причиной развития патологии этих органов у профессиональных спортсменов, требующими проведения соответствующих профилактических мероприятий, осуществляемых врачами спортивной медицины.

3.5 Энергетическое обеспечение физической работы

Источником энергии для деятельности являются питательные (органические) вещества - углеводы, жиры, белки, которые в процессе тканевого дыхания окисляются до углекислого газа и воды. В покое, в условиях основного обмена, средниеэнерготраты взрослого человека составляют:

-1 ккал/кг/час или 24 ккал/кг/сут. - для мужчин 1700 ккал., для женщин 1500 ккал. Энерготраты организма зависят от уровня физической нагрузки: при ходьбе по сравнению с уровнем основного обмена возрастают в 7 раз, при максимальной физической нагрузке увеличиваются в 15 раз.

В течение суток в организме синтезируется и распадается, обеспечивая процессы жизнедеятельности, свыше 50 кг АТФ. После интенсивных тренировок и соревнований энергообмен складывается из энергопотоков, интенсивность и объем которых может отличаться от состояния покоя.

Энерготраты желудочно-кишечного тракта минимизированы до уровня, близкого к уровню основного обмена, энерготраты систем дыхания, кровообращения, эндокринной, обеспечивающих высокий уровень физической работы организма при напряжении, возрастают в 10-15 раз. Претерпевают изменения в период нагрузки энергопотоки внутри функционирующих клеток.

В результате гормональной блокады клеточного деления, регенерации и дифференцировки клеток катаболизм и функциональные системы, обеспечивающие физическую активность и специфические функции получают дополнительную энергию, позволяющую усилить их деятельность на порядок и выше. Повышение температуры во время физической работы увеличивает энерготраты организма на 10-12 % на каждый градус повышения температуры тела (после 37 градусов С).

3.6 Реакция системы дыхания на физическую нагрузку

Дыхание является одной из жизненно важных функций организма, направленной на поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов в клетках. Кислород в клетке обеспечивает окислительные процессы, во время которых образуется энергия в идее АТФ и тепла.

3.6.1 Система дыхания

Дыхание обеспечивает:

1.Сохранение постоянства газового состава крови и энергетический обмен.

2.Регуляцию кислотно-основного состояния крови.

3.Участвует в терморегуляции.

4.Легкие являются физиологическими депо крови

5.Легким принадлежит важная роль в регуляции агрегатного состояния крови.

6.В легких синтезируется и выделяется в бронхиальную слизь иммуноглобулин А, который имеет значение в защите организма от инфекции.

3.6.2Механика дыхания

Поступление воздуха в альвеолы обусловлено разностью давлений между атмосферой и альвеолами, которая возникает в результате увеличения объема грудной клетки, плевральной полости и соответственно - альвеол. В результате сокращения межрёберных мышц и диафрагмы объём грудной полости увеличивается, давление в герметичной плевральной полости становится более отрицательным, лёгкие растягиваются, в альвеолах снижается давление на мм.рт.ст. по отношению к атмосферному. Создаётся разность давления между атмосферой и альвеолами, атмосферный воздух поступает по градиенту давления в альвеолы. Выдох происходит путем расслабления дыхательных мышц.

3.6.3Анатомо-физиологические показатели состояния легких

Анатомо-физиологическими показателями состояния легких являются дыхательные объемы.

Дыхательный объём - это количество воздуха, которое человек вдыхает при спокойном дыхании (около 500 мл). Воздух, поступающий в легкие после окончания спокойного вдоха дополнительно, называется резервным объёмом вдоха (около 2500 мл), дополнительный выдох после спокойного выдоха - резервным объёмом выдоха (около 1000 мл). Воздух, остающийся после максимально глубокого выдоха - остаточный объём (около 1500 мл).

Жизненная ёмкость лёгких - сумма дыхательного объёма и резервных объёмов вдоха и выдоха (около 3,5л). Сумма остаточного объема и жизненной емкости легких называется общей емкостью легких. У взрослого человека равняется примерно 4,2-6,0 литров. Частота дыхания в покое 12 - 18 циклов в минуту, умноженная на дыхательный объем (500 мл) определяет минутный объем вентиляции - примерно 6 - 9 л/мин.

3.6.4 Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью

Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью осуществляется за счет диффузии газов, интенсивность которой определяется парциальным давлением газа. Основные количественные физиологические показатели организма взрослого человека приведены в таблице № 1.

Таблица 1.Основные количественные физиологические показатели организма взрослого человека

Число дыханий в покое	16-20 в 1 мин
Жизненная емкость легких	3-5 л
Дыхательный объем вдоха	1,5-3,0 л
Резервный объем выхода	1- 1,5л
Остаточный воздух	0,8-1,7 л
Легочная вентиляция в покое	0,1-0,7 л/с (6-10 л /мин)
Легочная вентиляция при работе	0,83-1,67 л/с (50-100 л/мин)
Содержание O2 и СО2:
в атмосферном воздухе:	20,94 и 0,03 %
в выдыхаемом воздухе	16,3 и около 4 %
в альвеолярном воздухе	14,2-14,6 и 5,2-5,7%
Коэффициент утилизации O2 в покое	Около 40 %
Коэффициент утилизации O2 при работе	50-60 %

У спортсменов в условиях покоя легочная вентиляция либо соответствует нормальным стандартам (5-12 л/мин), либо несколько превосходит эти величины, достигая 18 л/мин и более. Такое увеличение легочной вентиляции обычно идет за счет углубления дыхания. При мышечной работе легочная вентиляция может достигать значительных величин - до 220 л/мин. Чаще всеголегочная вентиляция достигает 120-180 л/мин.

Легочная вентиляция повышается с параллельным увеличением потребления кислорода, причем при максимальных нагрузках у тренированных лиц она может возрастать в 20-25 раз по сравнению с состоянием покоя и достигать 150 л/мин и более. Такое увеличение вентиляции обеспечивается возрастанием частоты и объема дыхания, причем частота дыхания может увеличиться до 60-70 дыханий в минуту, а дыхательный объем - с 15 до 50% жизненной емкости легких.

В возникновении гипервентиляции при физических нагрузках важную роль играет раздражение дыхательного центра в результате высокой концентрации углекислого газа и водородных ионов при высоком уровне молочной кислоты в крови.

Средняя частота дыхания (ЧД) у здоровых лиц 16-18 в минуту, у спортсменов - 8-12. В условиях увеличивающейся нагрузки ЧД возрастает до 40-60 в 1 мин. При предельных режимах мышечной работы ЧД может быть еще большей.

Глубина дыхания зависит от роста, веса, пола и функционального состояния спортсмена. Дыхательный объем составляет 300-900 мл, чаще 500, у спортсменов часто оказывается увеличенным. В отдельных наблюдениях он может достигать 1000-1300 м, особенно у лыжника высокой квалификации в условиях покоя дыхательный объем легких составлял 1300 мл. В состоянии покоя рН крови колеблется около 7,4.

Парциальное давление углекислого газа (СО₂₎ в условиях умеренной нагрузки у здорового человека также изменяется мало.

Тяжелая физическая нагрузка может вызвать более выраженные сдвиги этого показателя. При увеличении интенсивности нагрузки в мышцах начинается анаэробное образование молочной кислоты со снижением рН, т.е.происходит «закисление» внутренней среды. Сдвиги этих показателей зависят от физической подготовленности спортсмена, а также от типа и мощности выполняемой нагрузки. При тяжелой физической работе рН артериальной крови снижается в связи с выделением молочной кислоты в процессе анаэробного гликолиза. Снижение рН артериальной крови усиливает вентиляцию легких.

При максимальной велоэргометрической нагрузке в венозной крови, оттекающей от работающих мышц, регистрируется сдвиг:

-рН до 6,99;

-парциальное давление углекислого газа - 78 мм рт. ст.;

-парциальное давление кислорода - 10 мм.

При физической нагрузке расход энергии может увеличиваться в 15-20 раз. Вентиляция легких, ЧСС, артериальное давление и другие параметры изменяются в прямой зависимости от интенсивности нагрузки или степени ее прироста, возраста спортсмена, его пола и тренированности.

Дополнительное поступление кислорода обусловлено повышенными потреблением кислорода мышцей сердца и дыхательной мускулатурой, тканями, образованием оксимиоглобина. Размер кислородного долга по окончании работы зависит от величины усилия и тренированности.

При максимальной нагрузке длительностью 1-2 мин у нетренированного человека может образоваться кислородный долг в 3-5 л., у спортсмена высокой квалификации - 15 л.и более.

Таблица2 иллюстрирует параллельное увеличение энергетических затрат, потребления кислорода, частоты сердечных сокращений, легочной вентиляции, динамику возрастания концентрации молочной кислоты при постепенном переходе от состояния покоя до выполнения интенсивной физической работы. Синхронизация изменений многих функциональных систем организма в процессе мышечной деятельности обеспечивается механизмами нейрогуморальной регуляции. Одновременно материалы таблицы иллюстрируют уровни изменений различных систем организма спортсмена и значимость знаний физиологических изменений в организме спортсмена для успешной и сложной работы специалистов спортивной медицины.

Таблица 2. Параллельное увеличение энергетических затрат, потребления кислорода, частоты сердечных сокращений, легочной вентиляции, динамика возрастания концентрации молочной кислоты при постепенном переходе от состояния покоя до выполнения интенсивной физической работы

	Ккал/ мин	Потребление кислорода мл/кг*мин	ЧСС, уд/мин	ЛВ, л/мин	Лактат крови, мг%
Покой	1,2	3,5	70	8'	10-20
Легкая работа	3,5	10,5	100	20	10-20
Умеренная	7,5	21,0	120	35	20
Средняя работа: оптимальная	10,0	28,0	140	50	20-30
Тяжелая работа: напряженная	12,5	35,0	160	60	40
Максимальная	15,0	42,0	180	80	50-60
Истощающая	более 15,0	более 42,0	более 180	более 120	более 60

ГЛАВА 4.ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В МЫШЦЕ

При легкой работе получение энергии происходит по анаэробному пути только в течение короткого переходного периода после начала работы; в дальнейшем метаболизм осуществляется полностью за счет аэробных реакций с использованием в качестве субстратов глюкозы, а также жирных кислот и глицерола. В отличие от этого во время тяжелой работы получение энергии частично обеспечивается анаэробными процессами. Сдвиг в сторону анаэробного метаболизма (приводящего к образованию молочной кислоты) происходит в основном из-за недостаточности артериального кровотока в мышце, или артериальной Гипоксии.

Кроме этих «узких мест» в процессах энергообеспечения и тех, что временно возникают сразу же после начала работы, при экстремальных нагрузках образуются «узкие места», связанные с активностью ферментов на различных этапах метаболизма. При накоплении большого количества молочной кислоты наступает мышечное утомление.

После начала работы требуется некоторое время для увеличения интенсивности аэробных энергетических процессов в мышце. В этот период дефицит энергии компенсируется за счет легкодоступных анаэробных энергетических резервов (АТФ и креатин-фосфата). Количество макроэргических фосфатов невелико по сравнению с запасами гликогена, однако они незаменимы как в течение указанного периода, так и для обеспечения энергией при кратковременных перегрузках во время выполнения работы.

Во время динамической работы происходят существенные адаптационные сдвиги в работе сердечно-сосудистой системы. Сердечный выброс и кровоток в работающей мышце возрастают, так что кровоснабжение более полно удовлетворяет повышенную потребность в кислороде, а образующееся в мышце тепло отводится в те участки организма, где происходит теплоотдача.

Во время легкой работы с постоянной нагрузкой частота сокращений сердца возрастает в течение первых 5-10 мин и достигает постоянного уровня.

Стационарное состояние сохраняется до завершения работы даже в течение нескольких часов. Во время тяжелой работы, выполняемой с постоянным усилием, такое стабильное состояние не достигается, частота сокращений сердца увеличивается по мере утомления до максимума, величина которого неодинакова у отдельных лиц (подъем, обусловленный утомлением). Даже после завершения работы частота сердечных сокращений изменяется в зависимости от имевшего место напряжения.

После легкой работы она возвращается к первоначальному уровню в течение 3-5 мин; после тяжелой работы период восстановления значительно дольше - при чрезвычайно тяжелых нагрузках он достигает нескольких часов. Другим критерием может служить общее число пульсовых ударов свыше начальной частоты пульса в течение периода восстановления, этот показатель служит мерой мышечного утомления и, следовательно, отражает нагрузку, потребовавшуюся для выполнения предшествующей работы.

Ударный объем сердца в начале работы возрастает лишь на 20 30%, а после этого сохраняется на постоянном уровне. Он немного падает лишь в случае максимального напряжения, когда частота сокращений сердца столь велика, что при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполниться кровью. Как у здорового спортсмена с хорошо тренированным сердцем, так и у человека, не занимающегося спортом, сердечный выброс и частота сокращений сердца при работе изменяются приблизительно пропорционально друг другу, что обусловлено этим относительным постоянством ударного объема.

При динамической работе артериальное кровяное давление изменяется как функция выполняемой работы. Систолическое давление увеличивается почти пропорционально выполняемой нагрузке, достигая приблизительно 220 мм рт. ст. при нагрузке 200 Вт.

Диастолическое давление изменяется лишь незначительно, чаще в сторону снижения. В системе кровообращения, функционирующей под низким давлением (например, в правом предсердии) давление крови во время работы увеличивается мало; отчетливое его повышение в этом участке является патологией (например, при сердечной недостаточности).

Потребление организмом кислорода возрастает пропорционально величине и эффективности затрачиваемых усилий.

При легкой работе достигается стационарное состояние, когда потребление кислорода и его утилизация эквивалентны, но это происходит лишь по прошествии 3-5 мин, в течение которых кровоток и обмен веществ в мышце приспосабливаются к новым требованиям. До тех пор пока не будет достигнуто стационарное состояние, мышца зависит от небольшого кислородного резерва, который обеспечивается 0₂, связанным с миоглобином, и от способности извлекать больше кислорода из крови.

При тяжелой мышечной работе, даже если она выполняется с постоянным усилием, стационарное состояние не наступает, как и частота сокращений сердца, потребление кислорода постоянно повышается, достигая максимума.

С началом работы потребность в энергии увеличивается мгновенно, однако для приспособления кровотока и аэробного обмена требуется некоторое время; таким образом, возникает кислородный долг.

При легкой работе величина кислородного долга остается постоянной после достижения стационарного состояния, однако при тяжелой работе она нарастает до самого окончания работы. По окончании работы, особенно в первые несколько минут, скорость потребления кислорода остается выше уровня покоя происходит «выплата» кислородного долга. Однако этот термин не точен, так как увеличение потребления кислорода после завершения работы не отражает непосредственно процессы восполнения запасов 0₂в мышце, а происходит и за счет влияния других факторов, таких, как увеличение температуры тела и дыхательная работа, изменение мышечного тонуса и пополнение запасов кислорода в организме.

Таким образом, долг, который будет возвращен, по величине больше, чем возникший во время самой работы. После легкой работы величина кислородного долга достигает 4 л, а после тяжелой может доходить до 20 л.

Во время легкой динамической работы минутный объем дыхания, как и сердечный выброс, увеличивается пропорционально потреблению кислорода. Это увеличение возникает в результате нарастания дыхательного объема и частоты дыхания.

Во время и после динамической работы кровь претерпевает существенные изменения. По ним лишь изредка можно действительно оценить степень физического напряжения, но особое значение их состоит в том, что они служат источниками ошибок при лабораторной диагностике.

Во время легкой физической работы у здорового человека выявляются лишь незначительные изменения в парциальном давлении СО2 и 02 в артериальной крови. Тяжелая работа вызывает более существенные изменения.

Наибольшие отклонения от уровня покоя составляют 8% для артериального рО₂, и 10% - для рСО₂. Насыщение кислородом смешанной венозной крови падает с ростом напряжения; соответственно этому артериовенозная разница по кислороду увеличивается от значения, приблизительно равного 0,05 (уровень покоя), до 0,14 у нетренированных и 0,17 у тренированных лиц.

Это увеличение обусловлено повышенным извлечением кислорода из крови в работающей мышце.

При физической работе показатель гематокрита увеличивается как в результате снижения объема плазмы (в связи с усиленной капиллярной фильтрацией), так и за счет поступления эритроцитов из мест их образования (при этом увеличивается доля незрелых форм). Отмечено также нарастание числа лейкоцитов (рабочий лейкоцитоз). Отмечено, что число лейкоцитов в крови бегунов на длинные дистанции увеличивается пропорционально длительности бега на 5000-15000 клеток/мкл в зависимости от работоспособности (меньше у лиц с высокой работоспособностью).

Увеличение происходитпреимущественно за счет возрастания количества нейтрофильных гранулоцитов, так что при этом численное соотношение клеток разных типов меняется. Кроме того, пропорционально интенсивности работы увеличивается число тромбоцитов.

Легкая физическая работа не влияет на кислотно-щелочное равновесие, так как все избыточное количество образующейся углекислоты выделяется через легкие. Во время тяжелой работы развивается метаболический ацидоз, степень которого пропорциональна скорости образования лактата, частично он компенсируется за счет дыхания (снижение артериального Рсо₂).

Уровень глюкозы в артериальной крови у здорового человека мало изменяется во время работы. Только при тяжелой и длительной работе происходит падение концентрации глюкозы в артериальной крови, что указывает на приближающееся истощение. Вместе с тем концентрация лактата в крови варьирует в широких пределах в зависимости от степени напряжения и длительности работы - соответственно скорости образования лактата в мышце, функционирующей в анаэробных условиях, и скорости его элиминации. Лактат разрушается или подвергается превращениям в неработающих скелетных мышцах, жировой ткани, печени, почках и миокарде.

В условиях покоя концентрация лактата в артериальной крови составляет приблизительно 1 ммоль/л, при тяжелой работе длительностью около получаса или при крайне тяжелых кратковременных нагрузках с минутными.

Интервалами могут быть достигнуты максимальные уровни, превышающие 15 ммоль/л. При длительной тяжелой работе концентрация лактата сначала увеличивается, а затем падает.

Если рацион богат углеводами, концентрации свободных жирных кислот и глицерола мало изменяются под влиянием работы, так как секреция инсулина, обусловленная потреблением углеводов, тормозит липолиз.

Однако при обычном рационе длительная тяжелая работа сопровождается увеличением концентраций свободных жирных кислот и глицерола в крови в 4 или более раз.

ГЛАВА 5.ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ПРИ НАГРУЗКАХ

Потоотделение обычно считается признаком тяжелой работы. Начало заметного потоотделения, однако, зависит не только от тяжести работы, но и от условий окружающей среды. Секреция пота начинается тогда, когда происходит превышение нейтральной температуры по причине либо усиленной теплопродукции во время мышечной работы, либо недостаточной теплоотдачи вследствие высокой температуры или влажности окружающей среды, несоответствующей одежды, отсутствия движения воздуха (конвекции) или, наконец, по причине нагревания тела избыточным тепловым излучением (например, в литейном цехе).

Во время и после физической работы концентрация многих гормонов в крови изменяется. В большинстве случаев этот эффект неспецифический, либо недостаточно понятный. Выделяется повышенное количество адреналина, норадреналина. Через 2 мин после начала работы происходит усиление секреции аденогипофизом АКТГ, который стимулирует выделение кротикостероидов из коркового вещества надпочечников. Концентрация инсулина несколько снижается во время работы, уровень же глюкагона может как повышаться, так и снижаться.

ГЛАВА 6.МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СПОРТИВНЫХ УПРАЖНЕНИЙ

6.1Углеводный обмен

В норме большую часть энергии организм получает за счет углеводов. Они сохраняются в печени и в мышцах в виде гликогена в количестве от 200 до 400 г, а в крови циркулируют в виде глюкозы (в среднем 1 г/л). В крови в прямой зависимости от тяжести нагрузки и выраженности стресса устойчиво поддерживается гипергликемия (уровень глюкозы поднимается в 2, 3 и более раз.

Глюкоза играет важную роль в энергетическом обмене, так как является важным источником энергии для нервной ткани, надпочечников, гонад, эритроцитов, сердца, печени, почек, скелетных мышц, соединительной ткани, лейкоцитов, иммунной системы, органов ЖКТ. Наиболее частой причиной нарушения углеводного обмена при чрезвычайных по мощности нагрузках является гипоксия, останавливающая окисление глюкозы на стадии пирувата и лактата и способствующая, в свою очередь, возникновению метаболического ацидоза.

6.2Жировой обмен

В организме человека содержится 10-12 % жира от массы тела, или в среднем от 7 до 10 кг. Суточная потребность в норме 1-2 г/кг. В связи с высокой энергетической ценностью жира, равную 9 ккал/г, это самые большие энергетические запасы организма. В покое за счет жиров обеспечивается до 30 % всей энергии, необходимой организму.

При постнагрузочных состояниях жиры начинают играть доминирующую роль и в зависимости от тяжести состояния организма спортсмена, а также степени напряжения нагрузкой обеспечивают от 50 до 90 % всех энергозатрат организма (при суточной потребности до 4-6 г/кг). Потери жира в течение первых дней после нагрузок могут составлять до 300-500 г в день.

6.3Белковый обмен

Содержание белка в организме, как и содержание жира, не превышает 10-12 % от массы тела и колеблется в пределах от 7 до 10 кг. Однако в энергетическом обмене может участвовать не более 20 - 30% белков, остальные белки необходимы для пластических процессов.

Катаболический период нагрузок сопровождается в восстановительном периоде нарастанием отрицательного азотистого баланса. Выделение азота с мочой, в первые дни постнагрузочного состояния существенно увеличивается.

6.4Восполнение энергии

Необходимость раннего восполнения энергии (в пределах первых суток, а при возможности и в пределах первых часов) является условием скорости и полноты восстановления после нагрузок. В первые дни, в период срочной адаптации, траты энергии превышают ее поступление, что может приводить к ежедневной потере массы тела на 4-7 % (300-500 г в сутки). Этому процессу могут способствовать и нарушения деятельности органов брюшной полости в связи со снижением их кровоснабжения в периоды интенсивной физической работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спортивная деятельность в современных условиях сопровождается значительным напряжением физических, умственных и нравственных сил. Это обусловлено самой сущностью спорта - установить ранее не достигнутый другими атлетами результат, рекорд или победить в очной встрече соперников, выходя на первое или призовое место в соревновании. Реализация мотивации «победить» обуславливает необходимость прогрессивно повышать объем, напряженность, совершенность тренировок, осваивать новые технологии и тактические приемы в условиях, когда эти же проблемы решают и соперники.

К неспецифическим факторам отрицательно влияющим на спортивную работоспособность относятся стресс ответственности за не достижение ожидаемого результата выступления, приобретающие в условиях особо ответственных соревнований факторы, связанные с деятельностью в условиях дефицита времени, при нарушении нормального режима сна и отдыха, питания.

Значение имеют и негативные воздействия климатогеографических особенностей места проведения соревнований, где могут возникать перепады температур, барометрического давления, состава вдыхаемого воздуха. Все это приводит к утомлению и требует проведения восстановительных и дополнительных мероприятий. Нужно отметить что, материал данного реферата показывает зависимость мощности выполняемой физической работы от состояния основной обеспечивающей реализацию двигательных программ кардиореспираторной системы организма. Изменения в организме при завершении работы требуют проведения восстановительных мероприятий, среди которых обязательным компонентом явится применение фармакологических средств не допинговой природы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Физическая культура студента: учебник для студ. Вузов/ М.Я. Виленский, А.И. Зайцев, В.И. Ильинич, 2006.

2.Средства восстановления работоспособности спортсмена. А.А.Бирюков, К.А. Кафаров. Москва, Феникс 2002.

3.Спортсменам о восстановлении: П.И. Гоговцев, В.И. Дубровский.

4.Настольная книга учителя физической культуры. Под ред. Л.Б. Кофмана. М., Физкультура и спорт, 2001.

5.Популярная медицинская энциклопедия. Петровский Б.В. М., 2003.

6.Книга о новой физкультуре (оздоровительные возможности физической культуры) Ростов - на - Дону 2006.

7.Проблема системообразующего фактора физической культуры. Пономарев Н.А.-Теор. и практ. физ. культ., 2007, № 9, с. 14-16.

8.Сердце и физические упражнения Н.М. Амосов, И.В. Муравов. Москва 2005г.

9.Солодков А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная / А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб // Учебник. Изд.2-е, испр. и доп. - М.: Олимпия Пресс. - 2005. - С. - 233-243.

10.Тарасова О.С. Динамика физиологических показателей при изменении интенсивности физической нагрузки / О.С. Тарасова, А.С. Боровик, С.Ю. Кузнецов и др. // Физиология человека. 2013. Т. 39. № 2. С. 70.

11.Приймаков А.А. Активность и взаимосвязи мышечной и сердечно-сосудистой систем в различных состояниях при мышечной деятельности у спортсменов / А.А. Приймаков // Физическое воспитание студентов. 2012. № 6. C. 94.

12.Шаханова А.В. Студенческий спорт, адаптация, кардиореспираторная система / А.В. Шаханова, С.С. Гречишкина // - Майкоп: АГУ. - 2015. - 155 с.

Размещено на Allbest.ru

...