Основы биохимии спорта. Биохимия спорта Основы спортивной биохимии

При изучении темы «Биохимия питания спортсмена» студент должен знать :

1. Основные принципы питания спортсмена;
2. Факторы, определяющие ценность продуктов питания.

Уметь:

1. Составлять рацион питания в соответствии с этапом тренировочного процесса;
2. Грамотно применять биологические активные добавки к пище для повышения спортивной результативности.

Владеть :

Базовыми понятиями темы (питание, рацион, калорийность, витамины, основной обмен, суточные энергозатраты).

Питание – это поступление пищи в организм, превращение ее в системе пищеварения, всасывание в кровь основных компонентов пищи и усвоение их тканями организма. Для достижения высоких спортивных результатов необходима правильная программа питания, которая должна учитывать специфику вида спорта, пол, возраст спортсмена, а также условия тренировки и график тренировочного процесса.

Правильное питание спортсмена способствует повышению физической работоспособности, ускорению восстановления, адаптации к нагрузкам, снятию стресса и т.д. Рациональное питание предусматривает соблюдение принципа: количество поступившей энергии должно соответствовать количеству израсходованной энергии.

Пища человека содержит множество химических соединений, как органических, так и минеральных. В пище помимо полезных, могут содержаться и ненужные организму вещества, а также вредные для него. Главную долю органических веществ составляют белки, жиры, углеводы. Часть органических веществ – это витамины, которые требуются организму в небольших концентрациях.

Пищевые вещества могут быть заменимыми и незаменимыми. Заменимые – те, которые могут образовываться в организме из других веществ. Например, жиры могут образоваться из углеводов, углеводы – из аминокислот, некоторые аминокислоты – из других аминокислот и углеводов. Незаменимые пищевые вещества в организме не синтезируются и поэтому обязательно должны поступать с пищей.

К незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин. Если в организм не поступает хотя бы одна незаменимая аминокислота, то останавливаются процессы биосинтеза белка. Содержание этих аминокислот определяет пищевую ценность любого белка. Пищевая ценность высока, если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых человеку пропорциях. Такому требованию удовлетворяют многие белки животных. В растительных белках часто отмечается недостаток метионина, триптофана, лизина.

Наиболее важная проблема питания – удовлетворение потребностей человека в белке, которая складывается из потребности в общем азоте и незаменимых аминокислотах. Удачное сочетание продуктов растительного и животного происхождения позволяет полностью удовлетворить потребность организма в белке.

Белковая недостаточность питания ведет к серьезным нарушениям работы организма. Снижаются процессы обновления тканей, синтез ферментов и гормонов белково-пептидной природы, снижается иммунитет. У детей могут наблюдаться нарушения в физическом и умственном развитии.

Незаменимые жирные кислоты. Большинство жирных кислот, необходимых человеку, может синтезироваться в организме из углеводов. К числу незаменимых относятся линолевая и линоленовая кислоты. Линолевая кислота является предшественником арахидоновой кислоты, из которой синтезируются тканевые гормоны – простагландины. Совокупность перечисленных выше кислот называют витамином F. Основными пищевыми источниками полиненасыщенных жирных кислот являются растительные масла. Особого внимания заслуживают фосфолипиды, которые участвуют в построении клеточных мембран. Фосфолипиды содержатся в нерафинированных растительных маслах, желтке яиц. В продуктах растительного и животного происхождения содержатся стерины, важнейшим из которых считается холестерин. Из холестерина в организме синтезируются желчные кислоты, половые гормоны, кроме того, он является предшественником витамина Д. Порядка 20-30% холестерина поступает с пищей, а основная часть его синтезируется в организме человека. Наиболее богаты холестерином яйца, сыры, сливочное масло, субпродукты.

Резкое уменьшение поступления жиров с пищей моет привести неблагоприятным явлениям: дистрофии, ослаблению иммунитета, уменьшению жирорастворимых витаминов, ухудшению состояния и функций клеточных мембран.

Витамины – важнейшая группа незаменимых пищевых веществ. Известно около двух десятков витаминов. Исходя из растворимости, их делят на водорастворимые и жирорастворимые. К жирорастворимым относятся А, Д, Е, К; все остальные – к водорастворимым. Помимо витаминов есть группа веществ, которые по механизму участия в обмене веществ не относят к витаминам. Это так называемые витаминоподобные вещества. Состояние, при котором в организме снижен уровень витаминов, называется гиповитаминоз, избыточное потребление витаминов – гипервитаминоз.

Многие спортсмены используют не только естественные продукты пи­тания, но и специальные - так называемые эргогенные вещества, которые повышают уровень физической работоспособности, как правило, эргогенные вещества - это биологически активные вещества, которые влияют на про­цессы энергообразования или механизмы их регуляции. Наиболее часто употребляемыми являются: карнитин, креатин, креатинфосфат и фос­фаты , а также некоторые органические кислоты .

Питание помогает повысить физическую работоспособность, ускорить процессы восстановления, улучшить механизмы адаптации к систематическим физическим нагрузкам, снять стресса и др. Поэтому важно учитывать вид спорта, также этапы подготовки или соревнований, условия их проведения. Таким образом, при составлении рациона спортсмена необходимо учитывать:

· энерготраты спортсменов;

· компонентный состав рациона;

· подбор продуктов повышенной биологической ценности;

· употребление спортсменами витаминов;

· ухудшение работы пищеварительной системы при физической на­грузке и др.

Калорийность суточного рациона человека изменяется в зависимости от количества расходуемой энергии. При недо­статочном поступлении энергии с пищей организм расходует запасные вещества, главным образом жиры и сложные углеводы, а при длитель­ном начинает расщеплять еще и белки, что приводит к уменьшению массы тела, атрофии мышц, анемии, задержке роста, сни­жению физической работоспособности.

При избыточном поступлении энергии уменьшается ее расход, поэтому часть углеводов и жиров от­кладывается в тканях в виде жира, что может привести к ожирению.

Суточные энерготраты организма человека включают:

· основной обмен (минимальное количество энергии, необходимое для поддержания основ­ных функций организма и процессов биосинтеза в состоянии относитель­ного покоя),

· специфическое - динамическое действие пищи, или энерго­траты на пищеварение и всасывание пищи (при смешанном питании - в среднем 10-15% суточного расхода энергии),

· энерготраты на различные виды деятельности.

Основной обмен зависит от:

· возраста;

· массы тела;

· внешних ус­ловий;

· индивидуальных особенностей человека.

В среднем у взрослого мужчины с массой тела 65 кг он составляет 1600-1800 ккал, а у женщин с массой тела 55 кг - 1300-1400 ккал. У детей в расчете на единицу мас­сы тела основной обмен в 1,5 раза выше, чем у взрослых, а у пожилых лю­дей, соответственно, ниже.

Средние величины энерготрат спортсменов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Суточная потребность спортсмена в энергии (ккал)

№	Виды спорта	Мужчины (вес 70кг)	Женщины (вес 60кг)
1.	Акробатика, гимнастика, легкая атлетика (барьерный бег, метания, прыжки, спринт), настольный теннис, стрельба, тяжелая атлетика, фехтование, фигурное катание.	3500-4500	3000-4000
2.	Бег на 400, 1500 и 3000 м, бокс, борьба (вольная, классическая, самбо), плавание, многоборье, современное пятиборье, спортивные игры	4500-5500	4000-5000
3.	Альпинизм, бег на 1000м, биатлон, велогонки на шоссе, коньки, лыжные гонки, марафон, спортивная ходьба	5500-6500	5000-6000
4.	Марафон, лыжные гонки и др. виды спорта при исключительном напряжении тренировочного режима и в период соревнований	до 8000	до 7000

Питание во время соревнований и на дистанции имеет ряд особенностей. Перед стартом очень важно повысить в организме уровень углеводов и витаминов. Решить эту задачу позволяет употребление небольшого количества напитков, содержащих глюкозу, сахарозу и др. вещества.

Если спортсмену предстоит очень длительная нагрузка, то на дистанции обеспечивается питание спортсмена. Питание должно соответствовать следующим требованиям:

• быстро восполнять запас энергии;
• устранять чувство жажды и сухости во рту;
• не повышать диурез;
• должно быть привычным на вкус;
• не должно обременять ЖКТ.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте понятие «Питание спортсмена».
2. Чем определяется ценность продуктов питания?
3. Какие составляющие определяют суточные энергозатраты человека?
4. От чего зависит величина основного обмена?
5. Обоснуйте разлиную калорийность пищевого рациона в разных видах спорта.
6. В чем заключаются особенности питания на дистанции и перед стартом?

Заключение

Изучение биохимии мышечной деятельности позволяет тренеру и спортсмену построить спортивную тренировку на высоком научно-методическом уровне с учетом биохимических закономерностей развития адаптации к физическим нагрузкам.

Развитие спортивных качеств предполагает знание механизмов энергообразования и энергообеспечения мышечной деятельности. Все возрастающее стрессовое воздействие в спорте высших достижений необходимо определенным образом корректировать, чтобы не допустить развития перетренировки.

Каждый спортсмен, обладая необходимыми знаниями по анатомии, физиологии и биохимии спорта способен грамотно организовать свою деятельность, ускорить процессы восстановления, повысить уровень работоспособности.

Варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения

Вариант 1.

1. Биохимический состав живых организмов. Понятие о макро-, микро-, ультрамикроэлементах.
2. Стероидные гормоны. Механизм действия. Особенности применения стероидов в спортивной практике.
3. Гликолиз и его регуляция при мышечной деятельности.

Вариант 2.

1. Общая характеристика аминокислот. Свойства, классификация, биологическое значение.
2. Биоэнергетика мышечной деятельности. Аэробные и анаэробные механизмы ресинтеза АТФ.
3. Динамика биохимических процессов в период отдыха после мышечной работы.

Вариант 3.

1. Белки. Классификация. Свойства, структура, элементный состав, биологическая роль.
2. Энергия в клетке. Биологическая роль макроэргических соединений.
3. Биохимическая характеристика утомления. Особенности развития утомления при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности.

Вариант 4.

1. Ферменты. Классификация ферментов. Механизм действия ферментов в организме.
2. Обмен веществ в организме. Виды, этапы и регуляция обмена веществ.
3. Транспорт кислорода и его потребление при мышечной деятельности. Понятие о кислородном долге и кислородном дефиците.

Вариант 5.

1. Биосинтез белка и факторы, влияющие на скорость этого процесса
2. Обмен воды и минеральных веществ при мышечной деятельности
3. Основные принципы питания спортсмена. Роль и соотношение белков, жиров, углеводов в пищевом рационе спортсмена.

Вариант 6.

1. Общая характеристика углеводов и их классификация. Биологическая роль углеводов.
2. Ресинтез АТФ и его особенности при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности.
3. Структура и функции мышечного волокна. Химический состав мышечной ткани

Вариант 7.

1. Общая характеристика липидов. Классификация липидов. Биологическая роль липидов.
2. Преобразование энергии в живых организмах. Биологическое окисление как основной механизм освобождения энергии в живых организмах.
3. Тренировка. Закономерности биохимической перестройки мышц под влиянием тренировки.

Вариант 8.

1. Пептидные гормоны. Структура, механизм действия.
2. Обмен липидов. Нарушения липидного обмена. Влияние мышечной деятельности на обмен липидов.
3. Допинг-контроль и влияние допингов на организм человека.

Вариант 9.

1. Общая характеристика витаминов. Роль витаминов в питании человека. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
2. Свободное окисление. Сопряженное окисление. Окислительное фосфорилирование.
3. Закономерности развития адаптации при физических нагрузках. Принципы тренировки.

Вариант10.

1. Характеристика жирорастворимых витаминов.
2. Биологическое окисление. Типы окислительных реакций (прямое присоединение кислорода, отщепление водорода, перенос электронов, дыхательная цепь)
3. Биохимическая характеристика процессов восстановления при мышечной деятельности

Вариант 11.

1. Характеристика водорастворимых витаминов.
2. Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ.
3. Биохимические основы методов скоростно-силовой подготовки спортсменов.

Вариант 12.

1. Обмен углеводов в организме при мышечной деятельности.
2. Важнейшие белки мышц. Молекулярное строение миофибрилл.
3. Биохимия скоростно-силовых качеств спортсмена. Методы скоростно-силовой подготовки.

Вариант 13.

1. Обмен белков, азотистый баланс. Зависимость скорости обменных процессов от возраста, пола, мышечной активности.
2. Адаптация и тренировочный эффект. Специфичность и обратимость адаптации.
3. Биохимическая характеристика тренированного организма. Биохимические процессы в организме при перетренировке.

Вариант 14.

1. Использование особенностей протекания восстановительных процессов при построении спортивной тренировки.
2. Факторы, лимитирующие спортивную работоспособность. Аэробная и анаэробная работоспособность спортсменов.
3. Молекулярный механизм мышечного сокращения.

Вариант 15.

1. Биохимические факторы выносливости. Методы тренировки, способствующие развитию выносливости.
2. Явление сверхвосстановления (суперкомпенсации). Использование особенностей восстановительных процессов при построении тренировки.
3. Биохимические изменения в различных органах и тканях при мышечной работе.

Вариант 16.

1. Понятие об алактатном, гликолитическом и аэробном компонентах выносливости.
2. Биохимический контроль в спорте.
3. Особенности питания спортсмена.

В рамках изучения курса «Биохимия» студенты, обучающиеся на заочном отделении, большой объем информации осваивают самостоятельно. Они учатся анализировать материал, овладевать содержанием, выявлять особенности по изучаемой проблеме, давать оценку явлениям, использовать полученные знания на практике, уметь сравнивать, соотносить, сопоставлять.

Выполнение контрольной работы по биохимии спорта требует от студентов знания базовых (школьных) курсов биологии и химии, а также разделов биохимии:

1. Статическая биохимия, в рамках которой студент получает представление об элементном и молекулярном составе организма человека.
2. Динамическая биохимия, которая изучает особенности обмена веществ и энергии в организме человека.

Качество письменной контрольной работы оценивается по следующим критериям:

Единство содержания (четкая формулировка главной идеи, однонаправленность используемого для ее раскрытия материала);

Четкость композиции (связь между всеми разделами, частями);

Использование конкретных фактов (для подкрепления основной мысли);

Грамматическая правильность.

Выполняя работу, руководствуйтесь следующими правилами:

1. работа оформляется в соответствии с требованиями, которые предъявляются к заданиям такого рода;

2. для комментариев преподавателя оставляйте поля слева;

3. страницы должны быть пронумерованы, заголовки вопросов и подпунктов четко выделены в соответствии с планом;

4. в тексте обязательно делайте сноски на используемую литературу в соответ­ствии с требованиями ГОСТа;

5. список используемой литературы приводится в конце работы в алфавитном порядке; это составная часть работы, в определенной мере отражающая сте­пень изученности проблемы студентом.

Литература

Основная :

1. Биохимия/ Под ред. Меньшикова В.В., Волкова Н.И. – М.: Физкультура и спорт, 1986.
2. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности – Киев: Олимпийская литература, 2000.
3. Динамическая биохимия: учебно-методическое пособие для студентов ФФКиС/ Сост. А.А.Говорухина. – Сургут: РИО СурГПИ, 2003
4. Статическая биохимия: учебно-методическое пособие для студентов ФФКиС/Сост. А.А.Говорухина. – Сургут: РИО СурГПИ, 2002.

Составил студент 2курса, 4 факультета,

1 группы

Соколов Максим

Москва 2003

1. Задачи, виды

и организация биохимического контроля.

2. Объекты исследования.

3. Основные биохимические показатели состава крови и мочи, их изменение при мышечной деятельности.

4. Биохимический контроль развития систем энергообеспе­чения организма при мышечной деятельности.

5. Биохимический контроль за уровнем тренированности, утомления и восстановления организма спортсмена.

6. Контроль за применением допинга в спорте.

Биохимический контроль в спорте

При адаптации организма к физическим нагрузкам, перетренировке, а также при патологических состоя­ниях в организме изменяется обмен веществ, что приводит к появлению в различных тканях и биологи­ческих жидкостях отдельных метаболитов (продуктов обмена веществ), которые отражают функциональные изменения и могут служить биохимическими тестами либо показателями их характеристики. Поэтому в спорте наряду с медицинским, педагогическим, пси­хологическим и физиологическим контролем исполь­зуется биохимический контроль за функциональным состоянием спортсмена.

В практике спорта высших достижений обычно проводятся комплексные научные обследования спортсменов, дающие полную и объективную инфор­мацию о функциональном состоянии отдельных сис­тем и всего организма, о его готовности выполнять физические нагрузки. Такой контроль на уровне сбор­ных команд страны осуществляют комплексные науч­ные группы (КНГ), в состав которых входит несколько специалистов: биохимик, физиолог, психолог, врач, тренер.

1. Задачи , виды

и организация биохимического контроля

Определение биохимических показателей обмена веществ позволяет решать следующие задачи ком­плексного обследования: контроль за функциональ­ным состоянием организма спортсмена, которое от­ражает эффективность и рациональность выполняе­мой индивидуальной тренировочной программы, наблюдение за адаптационными изменениями ос­новных энергетических систем и функциональной перестройкой организма в процессе тренировки, ди­агностика предпатологических и патологических из­менений метаболизма спортсменов. Биохимический контроль позволяет также решать такие частные задачи, как выявление реакции организма на физические нагрузки, оценка уровня тренированности, адекватности применения фармакологических и других восстанавливающих средств, роли энергетических метаболи­ческих систем в мышечной деятельности, воздействия климатических факторов и др. В связи с этим в практике спорта используется биохими­ческий контроль на различных этапах подготовки спортсменов.

В годичном тренировочном цикле подготовки квалифицированных спортсменов выделяют разные виды биохимического контроля:

Текущие обследования (ТО), проводимые повседневно в соответ­ствии с планом подготовки;

Этапные комплексные обследования (ЭКО), проводимые 3-4 раза
в год;

Углубленные комплексные обследования (УКО), проводимые 2 раза
в год;

Обследование соревновательной деятельности (ОСД).

На основании текущих обследований определяют функциональное состояние спортсмена - одно из основных показателей тренированности, оценивают уровень срочного и отставленного тренировочного эффекта физических нагрузок, проводят коррекцию физических нагрузок в ходе тренировок.

В процессе этапных и углубленных комплексных обследований спорт­сменов с помощью биохимических показателей можно оценить кумулятив­ный тренировочный эффект, причем биохимический контроль дает трене­ру, педагогу или врачу быструю и достаточно объективную информацию о росте тренированности и функциональных системах организма, а также других адаптационных изменениях.

При организации и проведении биохимического обследования особое внимание уделяется выбору тестирующих биохимических показателей: они должны быть надежными либо воспроизводимыми, повторяющимися при многократном контрольном обследовании, информативными, отражающи­ми сущность изучаемого процесса, а также валидными либо взаимосвя­занными со спортивными результатами.

В каждом конкретном случае определяются разные тестирующие био­химические показатели обмена веществ, поскольку в процессе мышечной деятельности по-разному изменяются отдельные звенья метаболизма. Первостепенное значение приобретают показатели тех звеньев обмена ве­ществ, которые являются основными в обеспечении спортивной работо­способности в данном виде спорта.

Немаловажное значение в биохимическом обследовании имеют ис­пользуемые методы определения показателей метаболизма, их точность и достоверность. В настоящее время в практике спорта широко применя­ются лабораторные экспресс-методы определения многих (около 60) раз­личных биохимических показателей в плазме крови с использованием портативного прибора 1Р-400 швейцарской фирмы «Доктор Ланге» или других фирм. К экспресс-методам определения функционального состоя­ния спортсменов относится также предложенный академиком В.Г. Шахба-зовым новый метод определения энергетического состояния человека, в основу которого положены изменения биоэлектрических свойств ядер эпителиальных клеток в зависимости от физиологического состояния организма. Данный

метод позволяет выявить нарушение гомеостаза организма, состояние утомления и другие изменения при мышечной дея­тельности.

Контроль за функциональным состоянием организма в условиях учебно-тренировочного сбора можно осуществлять с помощью специаль­ных диагностических экспресс-наборов для биохимического анализа мочи и крови. Основаны они на способности определенного вещества (глюко­зы, белка, витамина С, кетоновых тел, мочевины, гемоглобина, нитратов и др.) реагировать с нанесенными на индикаторную полоску реактивами и изменять окраску. Обычно наносится капля исследуемой мочи на индика­торную полоску «Глюкотеста», «Пентафана», «Меди-теста» или других диагностических тестов и через 1 мин ее окраска сравнивается с индика­торной шкалой, прилагаемой к набору.

Одни и те же биохимические методы и показатели могут быть исполь­зованы для решения различных задач. Так, например, определение содер­жания лактата в крови используется при оценке уровня тренированности, направленности и эффективности применяемого упражнения, а также при отборе лиц для занятий отдельными видами спорта.

В зависимости от решаемых задач изменяются условия проведения биохимических исследований. Поскольку многие биохимические показате­ли у тренированного и не тренированного организма в состоянии относи­тельного покоя существенно не различаются, для выявления их особен­ностей проводят обследование в состоянии покоя утром натощак (физио­логическая норма), в динамике физической нагрузки либо сразу после нее, а также в разные периоды восстановления.

При обследовании спортсменов применяются различные типы тести­рующих физических нагрузок, которые могут быть стандартными и макси­мальными (предельными).

Стандартные физические нагрузки - это нагрузки, при которых огра­ничиваются количество и мощность выполняемой работы, что обеспечива­ется с помощью специальных приборов - эргометров. Наиболее часто ис­пользуют степэргометрию (восхождение в разном темпе на ступеньку или лестницу разной высоты, например Гарвардский степ-тест), велоэргометрию (фиксированную работу на велоэргометре), нагрузки на тредмиле - движущейся с фиксируемой скоростью ленте. В настоящее время сущес­твуют диагностические комплексы, позволяющие выполнять специальную дозированную физическую нагрузку: плавательный тредмил, гребные эргометры, инерционные велоэргометры и др. Стандартные физические нагрузки способствуют выявлению индивидуальных метаболических раз­личий и используются для характеристики уровня тренированности орга­низма.

Максимальные физические нагрузки применяются при выявлении уровня специальной тренированности спортсмена на разных этапах подго­товки. В данном случае используются нагрузки, наиболее характерные для данного вида спорта. Выполняются они с максимально возможной интен­сивностью для данного упражнения.

При выборе тестируемых нагрузок следует учитывать, что реакция ор­ганизма человека на физическую нагрузку может зависеть от факторов, непосредственно не связанных с уровнем тренированности, в частности от вида тестируемого упражнения, специализации спортсмена, а также от ок­ружающей обстановки, температуры среды, времени суток и др. Выполняя привычную для себя работу, спортсмен может осуществить большой ее объем и добиться значительных метаболических сдвигов в организме. Особенно отчетливо это проявляется при тестировании ана­эробных возможностей, весьма специфичных и в наибольшей степени проявляющихся только при работе, к которой спортсмен адаптирован. Следовательно, для велосипедистов наиболее подходящими являются ве-лоэргометрические тесты, для бегунов - беговые и т. д. Однако это не означает, что для легкоатлетов или спортсменов других видов спорта нельзя использовать велоэргометрические тесты, которые позволяют наиболее точно учитывать объем выполненной работы. Однако велосипе­дисты при велоэргометрическом тестировании будут иметь преимущес­тво по сравнению с представителями других видов спорта той же квали­фикации и специализирующихся в упражнениях, относящихся к той же зоне мощности.

Используемые тестируемые нагрузки, специфические по мощности и продолжительности, должны соответствовать нагрузкам, используемым спортсменом в процессе тренировки. Так, для легкоатлетов-бегунов, спе­циализирующихся на короткие и сверхдлинные дистанции, тестирующие нагрузки должны быть разными, способствующими проявлению их основ­ных двигательных качеств - скорости либо выносливости. Важным усло­вием применения тестируемых физических нагрузок является точное уста­новление их мощности либо интенсивности и длительности.

На результаты исследования влияет также температура окружающей среды, время тестирования и состояние здоровья. Более низкая работо­способность наблюдается при повышенной температуре среды, а также в утреннее и вечернее время. К тестированию, как и к занятиям, спортом, особенно с максимальными нагрузками, должны допускаться только пол­ностью здоровые спортсмены, поэтому врачебный осмотр должен пред­шествовать другим видам контроля. Контрольное биохимическое тестиро­вание проводится утром натощак после относительного отдыха в течение суток. При этом должны соблюдаться примерно одинаковые условия внешней среды, которые влияют на результаты тестирования.

Изменение биохимических показателей под воздействием физических нагрузок зависит от степени тренированности, объема выполненных на­грузок, их интенсивности и анаэробной или аэробной направленности, а также от пола и возраста обследуемых. После стандартной физической нагрузки значительные биохимические сдвиги обнаруживаются у менее тренированных людей, а после максимальных - у высокотренированных. При этом после выполнения специфических для спортсменов нагрузок в условиях соревнования или в виде прикидок в тренированном организме возможны значительные биохимические изменения, которые не характер­ны для нетренированных людей.

2. Объекты исследования

и основные биохимические показатели

Объектами биохимического исследования являются выдыхаемый воздух и биологические жидкости - кровь, моча, слюна, пот, а также мышечная ткань.

Выдыхаемый воздух - один из основных объектов исследования процессов энергетического обмена в организме, использования отдель­ных энергетических источников в энергообеспечении мышечной деятель­ности. В нем определяют количество потребляемого кислорода и выдыха­емого углекислого газа. Соотношение этих показателей в определенной мере отражает интенсивность процессов энергообмена, долю в них ана­эробных и аэробных механизмов ресинтеза АТФ.

Кровь используется как один из наиболее важных объектов биохими­ческих исследований, так как в ней отражаются все метаболические изме­нения в тканевых жидкостях и лимфе организма. По изменению состава крови либо жидкой ее части - плазмы можно судить о гомеостатическом состоянии внутренней среды организма или изменении его при спортив­ной деятельности (табл. 1).

Для многих исследований требуется небольшое количество крови (0,01-0,05 мл), поэтому берут ее из безымянного пальца руки либо из ребра мочки уха. После выполненной физической работы забор крови

ТАБЛИЦА 1. Основные химические компоненты цельной крови и плазмы здоро­ вого взрослого человека

Компоненты крови	Цельная кровь
Сухой остаток (белок крови), %
Общий белок, г л"1
Гемоглобин, г л"1	120-140 (женщины)
	140-160 (мужчины)
Гематокрит, мл 100 мл"1	37-47 (женщины)
	40 - 54 (мужчины)
Глобулины, г л"1
Альбумины, г л"1
Мочевина, ммоль л~1
Мочевая кислота, ммоль л"1
Креатин, ммоль л"1
Креатинин, ммоль л"1
Глюкоза, ммоль л"1
Молочная кислота, ммоль л"1
Пировиноградная кислота, ммоль л~1
Нейтральные жиры, ммоль л"1
Свободные жирные кислоты, ммоль л~1
Холестерин общий, ммоль л""
Кетоновые тела, ммоль л""
Ацетоуксусная кислота, ммоль л~1
Ацетон, ммоль л"1
Лимонная кислота, ммоль л~1
Аскорбиновая кислота, ммоль л"1
Билирубин общий, ммоль л"1
Гормоны (см. главу 8)

При физических нагрузках и воздействии других факторов среды, а также при патологических изменениях обмена веществ или после приме­нения фармакологических средств содержание отдельных компонентов крови существенно изменяется. Следовательно, по результатам анализа крови можно охарактеризовать состояние здоровья человека, уровень его тренированности, протекание адаптационных процессов и др. В последние годы в связи с угрозой заражения СПИДом исследования крови необходи­мо проводить с соблюдением всех предусмотренных мер защиты.

Моча в определенной степени отражает работу почек - основного вы­делительного органа организма, а также динамику обменных процессов в различных органах и тканях. Поэтому по изменению количественного и ка­чественного ее состава можно судить о состоянии отдельных звеньев об­мена веществ, избыточному их поступлению, нарушению гомеостатических реакций в организме, в том числе связанных с мышечной деятельнос­тью. С мочой из организма выводятся избыток воды, многие электролиты, промежуточные и конечные продукты обмена веществ, гормоны, витами­ны, чужеродные вещества (табл. 2). Суточное количество мочи (диурез) в норме в среднем составляет 1,5 л. Мочу собирают в течение суток, что вносит определенные затруднения в проведение исследований. Иногда мочу берут дробными порциями (например, через 2 ч), при этом фиксиру­ют порции, полученные до выполнения физической работы и после нее. Моча не может быть достоверным объектом исследования после кратко временных тренировочных нагрузок, так как сразу после этого весьма сложно собрать необходимое для ее анализа количество.

При различных функциональных состояниях организма в моче могут появляться химические вещества, не характерные для нормы: глюкоза, бе­лок, кетоновые тела, желчные пигменты, форменные элементы крови и др. Определение этих веществ в моче может использоваться в биохимической диагностике отдельных заболеваний, а также в практике спорта для кон­троля эффективности тренировочного процесса, состояния здоровья спортсмена.

ТАБЛИЦА 2 Химический состав

мочи здорового взрослого человека

Компоненты мочи
		ммоль сут "
Органические вещества:
мочевина
аминокислоты
креатинин
мочевая кислота
Неорганические вещества:
фосфор неорганический
кальций (общий)
бикарбонаты		0,5 ммоль л"1
		(при рН 5,6)
азот аммиака

Слюна обычно используется параллельно с

другими биохимическими объектами. В слюне определяют электролиты (N3 и К), активность фер­ментов (амилазы), рН. Существует мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно-ще­лочного равновесия организма человека. Однако как объект исследования слюна не получила широкого распространения, поскольку состав ее зави­сит не только от физических нагрузок и связанных с ними изменений внутритканевого обмена веществ, но и от состояния сытости («голодная» или «сытая» слюна).

Пот в отдельных случаях представляет интерес как объект исследова­ния. Необходимое для анализа количество пота собирается с помощью хлопчатобумажного белья или полотенца, которое замачивают в дистилли­рованной воде для извлечения различных компонентов пота. Экстракт вы­паривают в вакууме и подвергают анализу.

Мышечная ткань является очень показательным объектом биохими­ческого контроля мышечной деятельности, однако используется редко, так как образец мышечной ткани необходимо брать методом игольчатой био­ псии. Для этого над исследуемой мышцей делается небольшой разрез кожи и с помощью специальной иглы берется кусочек (проба) мышечной ткани (2-3 мг), которая сразу замораживается в жидком азоте и в даль­нейшем подвергается структурному и биохимическому анализу. В пробах определяют количество сократительных белков (актина и миозина), АТФ-азную активность миозина, показатели энергетического потенциала (со­держание АТФ, гликогена, креатинфосфата), продукты энергетического обмена, электролиты и другие вещества. По их содержанию судят о сос­таве и функциональной активности мышц, ее энергетическом потенциале, а также изменениях, которые происходят при воздействии однократной физической нагрузки или долговременной тренировки.

При биохимическом обследовании в практике спорта используются следующие биохимические показатели:

Энергетические субстраты (АТФ, КрФ, глюкоза, свободные жирные кислоты);

Ферменты энергетического обмена (АТФ-аза, КрФ-киназа, цитохромоксидаза, лактатдегидрогеназа и др.);

Промежуточные и конечные продукты обмена углеводов, липидов и белков (молочная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, мочевина, креатинин, креатин, мочевая кислота, углекислый газ и др.); показатели кислотно-основного состояния крови (рН крови, парци­альное давление СО2, резервная щелочность или избыток буферных осно­ваний и др.);

Регуляторы обмена веществ (ферменты, гормоны, витамины, актива­торы, ингибиторы);

Минеральные вещества в биохимических жидкостях (например, би­карбонаты и соли фосфорной кислоты определяют для характеристики бу­ферной емкости крови);

Анаболические стероиды и другие запрещенные вещества в практи­ке спорта (допинги), выявление которых - задача допингового контроля.

3. Основные биохимические показатели состава крови и мочи, их изменение при мышечной деятельности

Показатели углеводного обмена

Глюкоза. Содержание глюкозы в крови поддерживается на относительно постоянном уровне специальными регуляторными механизмами в пределах 3,3-5,5 ммоль л"1 (80-120 мг%). Изменение ее содержания в крови при мышечной деятельности индивидуально и зависит от уровня тренирован­ности организма, мощности и продолжительности физических упражнений. Кратковременные физические нагрузки субмаксимальной интенсивности могут вызывать повышение содержания глюкозы в крови за счет усиленной мобилизации гликогена печени. Длительные физические нагрузки приводят к снижению содержания глюкозы в крови. У нетренированных лиц это сни­жение более выражено, чем у тренированных. Повышенное содержание глюкозы в крови свидетельствует об интенсивном распаде гликогена пече­ни либо относительно малом использовании глюкозы тканями, а понижен­ное ее содержание - об исчерпании запасов гликогена печени либо интен­сивном использовании глюкозы тканями организма.

По изменению содержания глюкозы в крови судят о скорости аэроб­ного окисления ее в тканях организма при мышечной деятельности и ин­тенсивности мобилизации гликогена печени. Этот показатель обмена уг­леводов редко используется самостоятельно в спортивной диагностике, так как уровень глюкозы в крови зависит не только от воздействия физи­ческих нагрузок на организм, но и от эмоционального состояния челове­ка, гуморальных механизмов регуляции, питания и других факторов.

У здорового человека в моче глюкоза отсутствует, однако может поя­виться при интенсивной мышечной деятельности, эмоциональном возбуж­дении перед стартом и при избыточном поступлении углеводов с пищей (алиментарная глюкозурия) в результате увеличения ее уровня в крови (состояние гипергликемии). Появление глюкозы в моче при физических нагрузках свидетельствует об интенсивной мобилизации гликогена пече­ни. Постоянное наличие глюкозы в моче является диагностическим тестом заболевания сахарным диабетом.

Молочная кислота. Гликолитический механизм ресинтеза АТФ в ске­летных мышцах заканчивается образованием молочной кислоты, которая затем поступает в кровь. Выход ее в кровь после прекращения работы про­исходит постепенно, достигая максимума на 3-7-й минуте после окончания работы. Содержание молочной

кислоты в крови в норме в состоянии относительного покоя составляет 1-1,5 ммоль л"1 (15-30 мг%) и сущес­твенно возрастает при выполнении интенсивной физической работы. При этом накопление ее в крови совпадает с усиленным обра­зованием в мышцах, которое существенно повышается после напряженной кратковременной нагрузки и может достичь около 30 ммоль кг1 массы при изнеможении. Количество молочной кислоты больше в венозной кро­ви, чем в артериальной. С увеличением мощности нагрузки содержание ее в крови может возрастать у нетренированного человека до 5- 6 ммоль л"1, у тренированного - до 20 ммоль л~1 и выше. В аэробной зоне физических нагрузок лактат составляет 2-4 ммоль л~1, в смешанной - 4-10 ммоль л~1, в анаэробной - более 10 ммоль л~1. Ус­ловная граница анаэробного обмена соответствует 4 ммоль лактата в 1 л крови и обозначается как порог анаэробного обмена (ПАНО), или лактатный порог (ЛП). Снижение содержания лактата у одного и того же спортсмена при вы­полнении стандартной работы на разных этапах тренировочного процесса свидетельствует об улучшении тренированности, а повышение - об ухуд­шении. Значительные концентрации молочной кислоты в крови после выпол­нения максимальной работы свидетельствуют о более высоком уровне тренированности при хорошем спортивном результате или о большей ме­таболической емкости гликолиза, большей устойчивости его ферментов к смещению рН в кислую сторону. Таким образом, изменение концентрации молочной кислоты в крови после выполнения определенной физической нагрузки связано с состоя­нием тренированности спортсмена. По изменению ее содержания в крови определяют анаэробные гликолитические возможности организма, что важ­но при отборе спортсменов, развитии их двигательных качеств, контроле тренировочных нагрузок и хода процессов восстановления организма.

Показатели липидного обмена

Свободные жирные кислоты . Являясь структурными компонентами липидов, уровень свободных жирных кислот в крови отражает скорость липолиза триглицеридов в печени и жировых депо. В норме содержание их в крови составляет 0,1-0,4 ммоль л"1 и увеличивается при длительных фи­зических нагрузках.

По изменению содержания СЖК в крови контролируют степень под­ключения липидов к процессам энергообеспечения мышечной деятельнос­ти, а также экономичность энергетических систем или степень сопряжения между липидным и углеводным обменом. Высокая степень сопряжения этих механизмов энергообеспечения при выполнении аэробных нагрузок является показателем высокого уровня функциональной подготовки спорт­смена.

Кетоновые тела . Образуются они в печени из ацетил-КоА при уси­ленном окислении жирных кислот в тканях организма. Кетоновые тела из печени поступают в кровь и доставляются к тканям, в которых большая часть используется как энергетический субстрат, а меньшая выводится из организма. Уровень кетоновых тел в крови в определенной степени отра­жает скорость окисления жиров. Содержание кетоновых тел в крови в нор­ме относительно небольшое - 8 ммоль л~1. При накоплении в крови до 20 ммоль л~1 (кетонемия ) они могут появиться в моче, тогда как в норме в моче кетоновые тела не выявляются. Появление их в моче (кетонурия ) у здоровых людей наблюдается при голодании, исключении углеводов из ра­циона питания, а также при выполнении физических нагрузок большой мощности или длительности. Этот показатель имеет также диагностическое значение при выявлении заболевания сахарным диабетом, тиреотоксикозом.

По увеличению содержания кетоновых тел в крови и появлению их в моче определяют переход энергообразования с углеводных источников на липидные при мышечной активности. Более раннее подключение липидных источников указывает на экономичность аэробных механизмов энер­гообеспечения мышечной деятельности, что взаимосвязано с ростом тре­нированности организма.

Холестерин . Это представитель стероидных липидов, не участвующий в процессах энергообразования в организме. Содержание холестерина в плазме крови в норме составляет 3,9-6,5 ммоль л"1 и зависит от пола (у мужчин выше), возраста (у детей ниже), диеты (у вегетарианцев ниже), двигательной активности. Постоянное увеличение уровня холестерина и его отдельных липопротеидных комплексов в плазме крови служит диаг­ностическим тестом развития тяжелого заболевания - атеросклероза , сопровождающегося поражением кровеносных сосудов. Ус­тановлена зависимость коронарных нарушений от концентрации холесте­рина в крови. При поражении сосудов сердца наблюдается ишемия миокарда или инфаркт, а сосудов мозга - инсульты, сосудов ног - атрофия конечностей. В работах последних лет показано, что выведению из организма чело­века холестерина способствуют пищевые волокна (клетчатка), содержащи­еся в овощах, фруктах, черном хлебе и других продуктах, а также лецитин и систематические занятия физическими упражнениями.

Продукты перекисного окисления липидов ( ПОЛ ). При физических нагрузках усиливаются процессы перекисного окисления липидов и накап­ливаются продукты этих процессов, что является одним из факторов, ли­митирующих физическую работоспособность. Поэтому при биохимичес­ком контроле реакции организма на физическую нагрузку, оценке специ­альной подготовленности спортсмена, выявлении глубины биодеструктив­ных процессов при развитии стресс-синдрома проводят анализ содержа­ния продуктов перекисного окисления в крови: малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, а также активность ферментов глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы и каталазы.

Фосфолипиды . Содержание фосфолипидов в норме в крови состав­ляет 1,52-3,62 г л~1. Повышение их уровня в крови наблюдается при диабете, заболеваниях почек, гипофункции щитовидной железы и других нарушениях обмена, а понижение - при жировой дистрофии печени, т. е. когда поражаются структуры печени, в которых они синтезируются. Для стимуляции синтеза фосфолипидов и снижения содержания в крови триглицеридов необходимо увеличить потребление с пищей липотропных веществ. Поскольку длительные физические нагрузки сопровождаются жировой дистрофией печени, в спортивной практике иногда используют контроль содержания триглицеридов и фосфолипидов в крови.

Показатели белкового обмена

Гемоглобин . Основным белком эритроцитов крови является гемоглобин, который выполняет кислородтранспортную функцию. Он содержит железо, связывающее кислород воздуха. Концентрация гемоглобина в крови зави­сит от пола и составляет в среднем 7,5-8,0 ммоль л~1 (120-140 г л~1) - у женщин и 8,0-10,0 ммоль л~1 (140-160 г л~1) - у мужчин, а также от степени тренированности. При мышечной деятельности резко повышается потребность организма в кислороде, что удовлетворяется более пол­ным извлечением его из крови, увеличением скорости кровотока, а также постепенным увеличением количества гемоглобина в крови за счет изме­нения общей массы крови. С ростом уровня тренированности спортсме­нов в видах спорта на выносливость концентрация гемоглобина в крови у женщин возрастает в среднем до 130-150 г л"1, у мужчин - до 160- 180 г л~1. Увеличение содержания гемоглобина в крови в определенной степени отражает адаптацию организма к физическим нагрузкам в гипоксических условиях.

При интенсивных тренировках, особенно у женщин, занимающихся циклическими видами спорта, а также при нерациональном питании про­исходит разрушение эритроцитов крови и снижение концентрации гемо­глобина до 90 г л"1 и ниже, что рассматривается как железодефицитная «спортивная анемия». В таком случае следует изменить программу трени­ровок, а в рационе питания увеличить содержание белковой пищи, желе­за и витаминов группы В.

Миоглобин . В саркоплазме скелетных и сердечной мышц находится высокоспециализированный белок, выполняющий функцию транспорта кислорода подобно гемоглобину. Содержание миоглобина в крови в нор­ме незначительное (10-70 нг л~1). Под влиянием физических нагрузок, при патологических состояниях организма он может выходить из мышц в кровь, что приводит к повышению его содержания в крови и появлению в моче (миоглобинурия). Количество миоглобина в крови зависит от объ­ема выполненной физической нагрузки, а также от степени тренирован­ности спортсмена. Поэтому данный показатель может быть использован для диагностики функционального состояния работающих скелетных мышц.

Актин . Содержание актина в скелетных мышцах в качестве структур­ного и сократительного белка существенно увеличивается в процессе тре­нировки. По его содержанию в мышцах можно было бы контролировать развитие скоростно-силовых качеств спортсмена при тренировке, однако определение его содержания в мышцах связано с большими методически­ми затруднениями. Тем не менее после выполненных физических нагрузок отмечается появление актина в крови, что свидетельствует о разрушении либо обновлении миофибриллярных структур скелетных мышц. В крови содержание актина определяют радиоиммуннологическим методом и по его изменению судят о переносимости физических нагрузок, интенсивнос­ти восстановления миофибрилл после мышечной работы.

Альбумины и глобулины . Это низкомолекулярные основные белки плазмы крови. Альбумины составляют 50-60 % всех белков сыворотки крови, глобулины - 35-40 %. Они выполняют разнообразные функции.в организме: входят в состав иммунной системы, особенно глобулины, и за­щищают организм от инфекций, участвуют в поддержании рН крови, транс­портируют различные органические и неорганические вещества, использу­ются для построения других веществ. Количественное соотношение их в сыворотке крови в норме относительно постоянно и отражает состояние здоровья человека. Соотношение этих белков изменяется при утомлении, многих заболеваниях и может использоваться в спортивной медицине как диагностический показатель состояния здоровья.

Мочевина . При усиленном распаде тканевых белков, избыточном пос­туплении в организм аминокислот в печени в процессе связывания токси­ческого для организма человека аммиака (МН3) синтезируется нетоксичес­кое азотсодержащее вещество - мочевина. Из печени мочевина поступа­ет в кровь и выводится с мочой.

Концентрация мочевины в норме в крови каждого взрослого человека индивидуальна - в пределах 3,5-6,5 ммоль л~1. Она может увеличиваться до 7-8 ммоль л~1 при значительном поступлении белков с пищей, до 16- 20 ммоль л~1 - при нарушении выделительной функции почек, а также после выполнения длительной физической работы за счет усиления ката­болизма белков до 9 ммоль л"1 и более.

В практике спорта этот показатель широко используется при оценке переносимости спортсменом тренировочных и соревновательных физи­ческих нагрузок, хода тренировочных занятий и процессов восстановления организма. Для получения объективной информации концентрацию моче­вины определяют на следующий день после тренировки утром натощак. Если выполненная физическая нагрузка адекватна функциональным воз­можностям организма и произошло относительно быстрое восстановление метаболизма, то содержание мочевины в крови утром натощак возвраща­ется к норме (рис.1). Связано это с уравновешиванием скорости синтеза и распада белков в тканях организма, что свидетельствует о его восстановлении. Если содержание мочевины на следующее утро остается выше нормы, то это свидетельствует о недовосстановлении организма ли­бо развитии его утомления.

Обнаружение белка в моче . У здорового человека белок в моче отсут­ствует. Появление его (протеинурия ) отмечается при заболевании почек (нефрозы), поражении мочевых путей, а также при избыточном поступлении белков с пищей или после мышечной деятельности анаэробной направлен­ности. Это связано с нарушением проницаемости клеточных мембран почек из-за закисления среды организма и выхода белков плазмы в мочу.

По наличию определенной концентрации белка в моче после выполне­ния физической работы судят о ее мощности. Так, при работе в зоне боль­шой мощности она составляет 0,5 %, при работе в зоне субмаксимальной мощности может достигать 1,5 %.

Рис . 1

мочевины в крови

гребцов во время

отдыха (1,5 ч, 5 ч и

утром после

тренировочного дня):

1 - полное

восстановление;

2, 3 - разная

недовосстановления

Исходное

мочевины

следующего дня

Креатинин . Это вещество образуется в мышцах в процессе распада креатинфосфата. Суточное выделение его с мочой относительно постоян­но для данного человека и зависит от мышечной массы тела. У мужчин оно составляет 18-32 мг кг"1 массы тела в сутки, у женщин - 10-25 мг кг"1. По содержанию креатинина в моче можно косвенно оценить скорость креатинфосфокиназной реакции, а также содержание мышечной массы тела. По количеству креатинина, выделяемого с мочой, определяют содержание тощей мышечной массы тела согласно следующей формуле:

тощая масса тела = 0,0291 х креатинин мочи (мг сут~1) + 7,38.

Изменение количества тощей массы тела свидетельствует о снижении или увеличении массы тела спортсмена за счет белков. Эти данные важ­ны в атлетической гимнастике и силовых видах спорта.

Креатин . В норме в моче взрослых людей креатин отсутствует. Обна­руживается он при перетренировке и патологических изменениях в мыш­цах, поэтому наличие креатина в моче может использоваться как тест при выявлении реакции организма на физические нагрузки.

В моче у детей раннего возраста креатин постоянно присутствует, что связано с преобладанием его синтеза над использованием в скелетных мышцах.

Показатели кислотно- основного состояния ( КОС) организма

В процессе интенсивной мышечной деятельности в мышцах образуется большое количество молочной и пировиноградной кислот, которые диф­фундируют в кровь и могут вызывать метаболический ацидоз организма, что приводит к утомлению мышц и сопровождается болями в мышцах, го­ловокружением, тошнотой. Такие метаболические изменения связаны с истощением буферных резервов организма. Поскольку состояние буфер­ных систем организма имеет важное значение в проявлении высокой фи­зической работоспособности, в спортивной диагностике используются по­казатели КОС. К показателям КОС, которые в норме относительно посто­янны, относятся:

РН крови (7,35-7,45);

РСО2 - парциальное давление углекислого газа (Н2СО3 + СО2) в кро­ви (35--45 мм рт. ст.);

5В - стандартный бикарбонат плазмы крови НСОд, который при полном насыщении крови кислородом составляет 22-26 мэкв л"1;

ВВ - буферные основания цельной крови либо плазмы (43- 53 мэкв -л"1) - показатель емкости всей буферной системы крови или плазмы;

Л/86 - нормальные буферные основания цельной крови при физио­логических значениях рН и СО2 альвеолярного воздуха;

ВЕ - избыток оснований, или щелочной резерв (от -2,4 до +2,3 мэкв -л"1) - показатель избытка или недостатка буферной емкости (ВВ - ЫВВ = ВЕ).

Показатели КОС отражают не только изменения в буферных системах крови, но и состояние дыхательной и выделительной систем организма. Состояние кислотно-основного равновесия (КОР) в организме характери­зуется постоянством рН крови (7,34-7,36). Установлена обратная коре-

ТАБЛИЦА 3

Изменение

кислотно - основного

состояния

организма

Примечание . Направление стрелки указывает на повышение или пони­жение показателей

ляционная зависимость между динамикой содержания лактата в крови и изменением рН крови. По изменению показателей КОС при мышечной де­ятельности можно контролировать реакцию организма на физическую на­грузку и рост тренированности спортсмена, поскольку при биохимическом контроле КОС можно определять один из этих показателей.

Наиболее информативным показателем КОС является величина ВЕ - щелочной резерв, который

увеличивается с повышением квалификации спортсменов, особенно специализирующихся в скоростно-силовых видах спорта. Большие буферные резервы организма являются серьезной пред­посылкой для улучшения спортивных результатов в этих видах спорта.

Активная реакция мочи ( рН ) находится в прямой зависимости от кис­лотно-основного состояния организма. При метаболическом ацидозе кис­лотность мочи увеличивается до рН 5, а при метаболическом алкалозе снижается до рН 7. В табл. 3 показана направленность изменения значе­ний рН мочи во взаимосвязи с показателями кислотно-основного состоя­ния плазмы (по Т.Т. Березову и Б.Ф. Коровкину, 1998).

Биологически активные вещества - регуляторы обмена веществ

Ферменты . Особый интерес в спортивной диагностике представляют тка­невые ферменты, которые при различных функциональных состояниях ор­ганизма поступают в кровь из скелетных мышц и других тканей. Такие ферменты называются клеточными , или индикаторными . К ним относятся альдолаза, каталаза, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа и др. Для от­дельных клеточных ферментов, например лактатдегидрогеназы скелетных мышц, характерно наличие нескольких форм (изоферментов). Появление в крови индикаторных ферментов или их отдельных изоформ, что связано с нарушением проницаемости клеточных мембран тканей, может использо­ваться при биохимическом контроле за функциональным состоянием спортсмена.

В спортивной практике часто определяют наличие в крови таких тка­невых ферментов процессов биологического окисления веществ, как аль­долаза - фермент гликолиза и каталаза - фермент, осуществляющий восстановление перекисей водорода. Появление их в крови после физи­ческих нагрузок является показателем неадекватности физической нагруз­ки, развития утомления, а скорость их исчезновения свидетельствует о скорости восстановления организма.

После выполненных физических нагрузок в крови могут появляться отдельные изоформы ферментов - креатинкиназы, лактатдегидрогеназы, характерные для какой-то отдельной ткани. Так, после длительных физических нагрузок в крови спортсменов появляется изоформа креатинфосфокиназы, характерная для скелетных мышц; при остром инфар­кте миокарда в крови появляется изоформа креатинкиназы, характерная для сердечной мышцы. Если физическая нагрузка вызывает значитель­ный выход ферментов в кровь из тканей и они долго сохраняются в ней в период отдыха, то это свидетельствует о невысоком уровне трениро­ванности спортсмена, а, возможно, и о предпатологическом состоянии организма.

Гормоны , При биохимической диагностике функционального состоя­ния спортсмена информативными показателями является уровень гормо­нов в крови. Могут определяться более 20 различных гормонов, регулиру­ющих разные звенья обмена веществ. Концентрация гормонов в крови до­вольно низкая и обычно варьируется в пределах от 10~8 до 10~11 моль л~1, что затрудняет широкое использование этих показателей в спортивной ди­агностике. Основные гормоны, которые используются при оценке функци­онального состояния спортсмена, а также их концентрация в крови в нор­ме и направленность изменения при стандартной физической нагрузке представлены в табл. 4.

Величина изменения содержания гормонов в крови зависит от мощ­ности и длительности выполняемых нагрузок, а также от степени трениро­ванности спортсмена. При работе одинаковой мощности у более трениро­ванных спортсменов наблюдаются менее значительные изменения этих показателей в крови. Кроме того, по изменению содержания гормонов в крови можно судить об адаптации организма к физическим нагрузкам, интенсивности регулируемых ими метаболических процессов, развитии процессов утомления, применении анаболических стероидов и других гормонов.

Витамины . Выявление витаминов в моче входит в диагностический комплекс характеристики состояния здоровья спортсменов, их физичес­кой работоспособности. В практике спорта чаще всего выявляют обеспе­ченность организма водорастворимыми витаминами, особенно витами­ном С. В моче витамины появляются при достаточном обеспечении ими организма. Данные многочисленных исследований свидетельствуют о не­достаточной обеспеченности многих спортсменов витаминами, поэтому контроль их содержания в организме позволит своевременно скорректи­ровать рацион питания или назначить дополнительную витаминизацию путем приема специальных поливитаминных комплексов.

Минеральные вещества В мышцах образуется неорганический фосфат в виде фосфорной кислоты (Н3Р04) при реакциях перефосфорилирования в креатинфосфокиназном механизме синтеза АТФ и других процессах. По изменению его концентра­ции в крови можно судить о мощности креатинфосфокиназного механиз­ма энергообеспечения у спортсменов, а также об уровне тренированнос­ти, так как прирост неорганического фосфата в крови спортсменов высо­кой квалификации при выполнении анаэробной физической работы боль­ше, чем в крови менее квалифицированных спортсменов.

Таблица 4. Направленность изменений концентрации гормонов в крови при физических нагрузках.

		Направленность
	Концентрация в крови, нг л"1	изменения концентрации при физических
Адреналин
Глюкагон
Соматотропин
Кортизол
Тестостерон	3-12 (мужчины)
	0,1-0,3 (женщины)
Эстрадиол
Тироксин

4. Биохимический контроль развития систем энергообеспе­ чения организма при мышечной деятельности

Спортивный результат в определенной степени лимитируется уровнем развития механизмов энергообеспечения организма. Поэтому в практике спорта проводится контроль мощности, емкости и эффективности ана­эробных и аэробных механизмов энергообразования в процессе трени­ровки, что можно осуществлять и по биохимическим показателям.

Для оценки мощности и емкости креатинфосфокиназного механизма энергообразования используются показатели общего алактатного кислородного долга, количество креатинфосфата и активность креатинфосфокиназы в мышцах. В тренированном организме эти показатели значитель­но выше, что свидетельствует о повышении возможностей креатинфосфокиназного (алактатного) механизма энергообразования.

Степень подключения креатинфосфокиназного механизма при выпол­нении физических нагрузок можно оценить также по увеличению в крови содержания продуктов обмена КрФ в мышцах (креатина, креатинина и не­органического фосфата) или изменению их содержания в моче.

Для характеристики гликолитического механизма энергообразования часто используют величину максимального накопления лактата в артери­альной крови при максимальных физических нагрузках, а также величину общего и лактатного кислородного долга, значение рН крови и показате­ли КОС, содержание глюкозы в крови и гликогена в мышцах, активность ферментов лактатдегидрогеназы, фосфорилазы и др.

О повышении возможностей гликолитического (лактатного) энерго­образования у спортсменов свидетельствует более поздний выход на мак­симальное количество лактама в крови при предельных физических на­грузках, а также более высокий его уровень. У высококвали­фицированных спортсменов, специализирующихся в скоростных видах спорта, количество лактата в крови при интенсивных физических нагруз­ках может возрастать до 26 ммоль л"1 и более, тогда как у нетренирован­ных людей максимально переносимое количество лактата составляет 5- 6 ммоль -л"1, а 10 ммоль л~1 может привести к летальному исходу при функциональной норме 1-1,5 ммоль-л"1. Увеличение емкости гликолиза сопровождается увеличением запасов гликогена в скелетных мышцах, осо­бенно в быстрых волокнах, а также повышением активности гликолитических ферментов.

Для оценки мощности аэробного механизма энергообразования чаще всего используются уровень максимального потребления кислорода (МПК или ИЭ2тах), время наступления ПАНО, а также показатель кислородтранспортной системы крови - концентрация гемоглобина. Повышение уровня 1/О2тах свидетельствует об увеличении мощности аэробного механизма энергообразования. Максимальное потребление кислорода у взрослых людей, не занимающихся спортом, у мужчин составляет 3,5 л -мин"1, у женщин - 2,0 л мин"1 и зависит от массы тела. У высококвалифициро­ванных спортсменов абсолютная величина 1/О2тах у мужчин может достигать 6-7 л мин"1, у женщин - 4-5 л мин"1.

По длительности работы на уровне ПАНО судят о повышении емкости механизма энергообразования. Нетренированные люди не могут выпол­нять физическую работу на уровне ПАНО более 5-6 мин. У спортсменов, специализирующихся на выносливость, длительность работы на уровне ПАНО может достигать 1-2 ч.

Эффективность аэробного механизма энергообразования зависит от скорости утилизации кислорода митохондриями, что связано прежде все­го с активностью и количеством ферментов окислительного фосфорилирования, количеством митохондрий, а также от доли жиров при энергообра­зовании. Под влиянием интенсивной тренировки аэробной направленнос­ти увеличивается эффективность аэробного механизма за счет увеличения скорости окисления жиров и увеличения их роли в энергообеспечении ра­боты.

5. Биохимический контроль за уровнем тренированности , утомления и восстановления организма спортсмена

Уровень тренированности в практике биохимического контроля за функци­ональным состоянием спортсмена оценивается по изменению концентра­ции лактата в крови при выполнении стандартной либо предельной физической нагрузки для данного контингента спортсменов. О более высоком уровне тренированности свидетельствуют меньшее накопление лактата (по сравнению с нетренированными) при выполнении стандартной нагрузки, что связано с увеличением доли аэробных механизмов в энергообеспечении этой работы;

Большее накопление молочной кислоты при выполнении предельной работы, что связано с увеличением емкости гликолитического механизма энергообеспечения;

Повышение ПАНО (мощность работы, при которой резко возрастает уровень лактата в крови) у тренированных лиц по сравнению с нетрениро­ванными;

Более длительная работа на уровне ПАНО;

Меньшее увеличение содержания лактата в крови при возрастании
мощности работы, что объясняется совершенствованием анаэробных про­цессов и экономичностью

энерготрат организма;

Увеличение скорости утилизации лактата в период восстановления после физических нагрузок.

С увеличением уровня тренированности спортсменов в видах спорта на выносливость увеличивается общая масса крови: у мужчин - от 5-6 до 7-8 л, у женщин - от 4-4,5 до 5,5-6 л, что приводит к увеличению концен­трации гемоглобина до 160-180 г л"1 - у мужчин и до 130-150 г л"1 - у женщин.

Контроль за процессами утомления и восстановления, которые явля­ются неотъемлемыми компонентами спортивной деятельности, необходим для оценки переносимости физической нагрузки и выявления перетрени­рованности, достаточности времени отдыха после физических нагрузок, эффективности средств повышения работоспособности, а также для ре­шения других задач.

Утомление , вызванное физическими нагрузками максимальной и суб­максимальной мощности, взаимосвязано с истощением запасов энергети­ческих субстратов (АТФ, КрФ, гликогена) в тканях, обеспечивающих этот вид работы, и накоплением продуктов их обмена в крови (молочной кис­лоты, креатина, неорганических фосфатов), поэтому и контролируется по этим показателям. При выполнении продолжительной напряженной рабо­ты развитие утомления может выявляться по длительному повышению уровня мочевины в крови после окончания работы, по изменению компо­нентов иммунной системы крови, а также по снижению содержания гормо­нов в крови и моче.

В спортивной диагностике для выявления утомления обычно опреде­ляют содержание гормонов симпато-адреналовой системы (адреналина и продуктов его обмена) в крови и моче. Эти гормоны отвечают за степень напряжения адаптационных изменений в организме. При неадекватных функциональному состоянию организма физических нагрузках наблюдает­ся снижение уровня не только гормонов, но и предшественников их син­теза в моче, что связано с исчерпанием биосинтетических резервов эн­докринных желез и указывает на перенапряжение регуляторных функций организма, контролирующих адаптационные процессы.

Для ранней диагностики перетренированности, скрытой фазы утом­ления используется контроль за функциональной активностью иммунной системы. Для этого определяют количество и функциональную актив­ность клеток Т- и В-лимфоцитов: Т-лимфоциты обеспечивают процессы клеточного иммунитета и регулируют функцию В-лимфоцитов; В-лимфоциты отвечают за процессы гуморального иммунитета, их функциональ­ная активность определяется по количеству иммуноглобулинов в сыво­ротке крови.

Определение компонентов иммунной системы требует специальных условий и аппаратуры. При подключении иммунологического контроля за функциональным состоянием спортсмена необходимо знать его исходный иммунологический статус с последующим контролем в различные перио­ды тренировочного цикла. Такой контроль позволит предотвратить срыв адаптационных механизмов, исчерпание иммунной системы и развитие инфекционных заболеваний спортсменов высокой квалификации в перио­ды тренировки и подготовки к ответственным соревнованиям (особенно при резкой смене климатических зон).

Восстановление организма связано с возобновлением количества израсходованных во время работы энергетических субстратов и других веществ. Их восстановление, а также скорость обменных процессов происходят не одновременно (см. главу 18). Знание времени восстановле­ния в организме различных энергетических субстратов играет большую роль в правильном построении тренировочного процесса. Восстановле­ние организма оценивается по изменению количества тех метаболитов углеводного, липидного и белкового обменов в крови или моче, которые существенно изменяются под влиянием тренировочных нагрузок. Из всех показателей углеводного обмена чаще всего исследуется скорость ути­лизации во время отдыха молочной кислоты, а также липидного обмена - нарастание содержания жирных кислот и кетоновых тел в крови, которые в период отдыха являются главным субстратом аэробного окисления, о чем свидетельствует снижение дыхательного коэффициен­та. Однако наиболее информативным показателем восстановления орга­низма после мышечной работы является продукт белкового обмена - мочевина. При мышечной деятельности усиливается катаболизм ткане­вых белков, способствующий повышению уровня мочевины в крови, поэтому нормализация ее содержания в крови свидетельствует о восста­новлении синтеза белка в мышцах, а следовательно, и восстановлении организма.

6. Контроль за применением допинга в спорте

В начале XX ст. в спорте для повышения физической работоспособнос­ти, ускорения процессов восстановления, улучшения спортивных резуль­татов стали широко применять различные стимулирующие препараты, включающие гормональные, фармакологические и физиологические, - так называемые допинги. Использование их не только создает неравные условия при спортивной борьбе, но и причиняет вред здоровью спорт­смена в результате побочного действия, а иногда являются причиной ле­тального исхода. Регулярное применение допингов, особенно гормо­нальных препаратов, вызывает нарушение функций многих физиологи­ческих систем:

Сердечно-сосудистой;

Эндокринной, особенно половых желез (атрофия) и гипофиза, что приводит к нарушению детородной функции, появлению мужских вторич­ных признаков у женщин (вирилизация) и увеличению молочных желез у мужчин (гинекомастия);

Печени, вызывая желтухи, отеки, циррозы;

Иммунной, что приводит к частым простудам, вирусным заболеваниям;

Нервной, проявляющейся в виде психических расстройств (агрессив­ность, депрессия, бессонница);

Прекращение роста трубчатых костей, что особенно опасно для рас­тущего организма, и др.

Многие нарушения проявляются не сразу после использования допин­гов, а спустя 10-20 лет или в потомстве. Поэтому в 1967 г. МОК создал медицинскую комиссию (МК), которая определяет список запрещенных к использованию в спорте препаратов и ведет антидопинговую работу, ор­ганизовывает и проводит допингконтроль на наличие в организме спорт­смена запрещенных препаратов. Каждый спортсмен, тренер, врач коман­ды должен знать

запрещенные к использованию препараты.

Классификация допингов

К средствам, которые используются в спорте для повышения спортивного мастерства, относятся: допинги, допинговые методы, психологические ме­тоды, механические факторы, фармакологические средства ограниченно­го использования, а также пищевые добавки и вещества.

К средствам, которые причиняют особый вред здоровью и подверга­ются контролю, относятся допинги и допинговые методы (манипуляции).

По фармакологическому действию допинги делятся на пять классов: 1 - психостимуляторы (амфетамин, эфедрин, фенамин, кофеин, кокаин и др.); 2 - наркотические средства (морфин, алкалоиды-опиаты, промедол, фентанил и др.); 3 - анаболические стероиды (тестостерон и его произ­водные, метан-дростенолон, ретаболил, андродиол и многие другие), а также анаболические пептидные гормоны (соматотропин, гонадо-тропин, эритропоэтин); 4 - бета-блокаторы (анапримин (пропранолол), окспренолол, надолол, атенолол и др.); 5 - диуретики (новурит, дихлоти-азид, фуросемид (лазикс), клопамид, диакарб, верошпирон и др.).

Допинги являются биологически активными веществами, выделен­ными из тканей животных или растений, получены синтетически, как и их аналоги. Многие допинги входят в состав лекарств от простуды, гриппа и других заболеваний, поэтому прием спортсменом лекарств должен согла­совываться со спортивным врачом во избежание неприятностей при допингконтроле.

К допинговым методам относятся кровяной допинг, различные мани­пуляции (например, подавление процесса овуляции у женщин и др.).

Биологическое действие в организме отдельных классов допингов разнообразно. Так, психостимуляторы повышают спортивную деятель­ность путем активации деятельности ЦНС, сердечно-сосудистой и дыха­тельной систем, что улучшает энергетику и сократительную активность скелетных мышц, а также снимают усталость, придают уверенность в сво­их силах, однако могут привести к предельному напряжению функций этих систем и исчерпанию энергетических ресурсов. Наркотические вещества подавляют болевую чувствительность, так как являются сильными анальге­тиками, и отдаляют чувство утомления. Анаболические стероиды усили­вают процессы синтеза белка и уменьшают их распад, поэтому стимули­руют рост мышц, количества эритроцитов, способствуя ускорению адап­тации организма к мышечной деятельности и процессов восстановления, улучшению композиционного состава тела. Бета-блокаторы противодей­ствуют эффектам адреналина и норадреналина, что как бы успокаивает спортсмена, повышает адаптацию к физическим нагрузкам на выносли­вость. Диуретики, или мочегонные средства усиливают выведение из ор­ганизма солей, воды и некоторых химических веществ, что способствует снижению массы тела, выведению запрещенных препаратов.

Следует отметить, что среди рассмотренных классов допинга наибо­лее часто применяются анаболические стероиды. В тяжелой атлетике, па-уэрлифтинге, бодибилдинге их применяют около 90 % мужчин и 20 % женщин. В других видах спорта они используются в меньшей степени (78 % - футболисты, 40 % - спринтеры). При этом используемые дозы могут многократно превышать рекомендуемые (5-10 мг) и достигать 300 мг и даже 2 г.

Задачи , объекты и метолы лопингконтроля

Задачей допингконтроля является выявление возможного использования допинговых веществ и допинговых методов спортсменами на соревно­ваниях и в процессе тренировки, применение к виновным специальных санкций.

Допингконтроль проводится во время Олимпийских игр, чемпионатов мира и Европы, а в последнее время - и на менее крупных соревновани­ях либо даже в период тренировки (по решению международных спортив­ных организаций). Назначается допинговый контроль медицинской комис­сией МОК или НОК, а проводится аккредитованными МОК специальными лабораториями, обычно той страны, в которой проводятся соревнования. Допинглаборатории существуют при биохимических или других институ­тах, оснащенных современной аппаратурой.

В последнее время в качестве основного объекта контроля использу­ется проба мочи , поскольку это неинвазивный объект и собрать можно не­ограниченный объем. Образец мочи должен составлять не менее 100 мл с рН 6,5. Забор мочи производят в присутствии эксперта МК МОК. Собран­ная проба делится на две части и на холоду доставляется в центр допин­гового контроля.

С целью обнаружения применения кровяного допинга используют об­разцы венозной крови.

Для выявления допинговых веществ в моче или крови спортсмена при­меняются высокочувствительные методы биохимического анализа, так как концентрация этих веществ незначительна. К таким методам относятся: газовая хроматография , масс - спектрометрия , жидкостная хроматография , флюоресцентный иммунный анализ . При этом следует использовать не менее двух методов.

Хотя методы допингконтроля высокочувствительны, в настоящее вре­мя затруднения вызывает выявление анаболических пептидных гормонов (соматотропина, эритропоэтина и др.), а также применение кровяного до­пинга.

Литература:

1. Биохимия: Учебник для институтов физической культуры/ Под ред. В.В. Меньшикова, Н.И. Волкова.- М.: Физкультура и спорт, 1986. – 384 с.

2. Рогозкин В.А. Биохимическая диагностика в спорте. – Л.: Наука, 1988. – 50 с.

3. Хмелевский Ю.В., Усатенко О.К. Основные биохимические константы в норме и при патологии. – Киев: Здоров’я, 1984. – 120 с.

4. Физиологическое тестирование спортсменов высокого класса/ Под ред. Дж. Дункана МакДауэла, Говарда Э. Уэнгера, Говарда Дж. Грина. – Киев:Олимпийская литература,1998. – 430 с.

5. Н.И. Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун, Олимпийская литература, 2000. – 502 с.

Институт физической культуры (филиал)

ФГБОУ ВО «УралГУФК»

Б1.В.10 СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ

Учебно-методическое пособие

для практических занятий и самостоятельной работы студентов,

обучающихся по направлению 49.03.01 «Физическая культура»

УДК 577.1 (075)

ББК 28.072 я73

Методические рекомендации для практических занятий и выполнению самостоятельной работы студентов по дисциплине «Спортивная биохимия »/ .- Уфа: Башкирский институт физической культуры (филиал) ФГБОУ ВО «УралГУФК», 2015.- 88 с.

Рецензент: канд. биол. наук., доцент кафедры физических средств

реабилитации –

Предлагаемое издание составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по дисциплине «Спортивная биохимия». Предназначено для подготовки бакалавров по направлению 49.03.01 – «Физическая культура».

В пособии рассмотрены основные темы, связанные с изучением дисциплины «Спортивная биохимия». Содержание каждой темы рассматривается как в теоретическом плане, так и в плане практического использования в процессе самостоятельного изучения дисциплины. Рекомендована литература для более глубокой проработки материала.

© Башкирский институт физической культуры (филиал) ФГБОУ ВО «УралГУФК»

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение
Темы: 1 и 2.Химический состав мышечной ткани. Ультратонкое строение мышечной клетки. Механизм мышечного сокращения.
Тема 3. Биоэнергетика работающей мышцы
Тема 4. Биохимические изменения в организме при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности
Темы 5 и 6. Биохимические основы развития утомления. Биохимические процессы, проходящие в период отдыха
Тема 7. Биохимические основы адаптации к физической нагрузке. Биохимические основы правил построения тренировочного процесса
Тема 8. Биохимические основы скоростно-силовых качеств. Биохимические основы выносливости
Тема 9. Биохимический контроль в спорте

Самостоятельная работа студентов 70

Тема 10. Биохимические основы рационального питания

спортсменов 72

1. введение

Большой удельный вес в современной спортивной практике занимают медико-биологические дисциплины, в частности, биологическая химия . Эффективное управление процессом тренировки не возможно без знания спортивной биохимии и законов регуляции обмена веществ во время выполнения физических упражнений.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к высококвалифицированному специалисту в области физической культуры и спорта, перед студентами, изучающими курс спортивной биохимии, стоят следующие задачи:

Углубление знаний о медико-биологических закономерностях спортивной тренировки, утомления и восстановления после работы;

Ознакомление с основными методами биохимического контроля в спорте;

Иллюстрация основных теоретических положений конкретными практическими работами ;

Приобретение умений, необходимых для работы с научной литературой , позволяющих оперативно использовать информацию для постановки и решения профессиональных задач.

Работу по подготовке к каждому занятию, представленному в данном пособии, целесообразно начинать с внимательного изучения лекционного материала и краткого теоретического введения, объясняющего значение выполняемых работ . Вопросы к занятию акцентируют внимание студентов на ключевых разделах рассматриваемой темы.

Вопросы предлагаемых вариантов домашнего задания включают все разделы соответствующей темы, а их выполнение позволяет закрепить теоретический материал. Для самопроверки усвоения материала в конце каждой темы приводятся вопросы программированного контроля знаний в форме тестов с вариантами ответов, один из которых правильный.

В приложение включены: перечень ключевых терминов по спортивной биохимии, список сокращений.

Список литературы включает библиографию , рекомендованную для более глубокой подготовки по предлагаемым темам.

ТемЫ 1, 2.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ткани.

Ультратонкое строение мышечной клетки.

МЕХАНИЗМ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

На долю мышечной ткани в организме человека приходится 40-45% веса тела человека. У женщин масса мышц обычно ниже, чем у мужчин, с чем и связаны половые различия в проявлении мышечной силы и уровня физической работоспособности. Мышцы, благодаря сократительной функции, обеспечивают процессы движения. Проявление различных двигательных качеств человека, особенно силы и скорости, зависит от морфологического строения мышц, их химического состава, особенностей протекания в них биохимических процессов, а также от регуляторного воздействия нервной системы.

Мышечное волокно является структурной единицей скелетных мышц, представляя собой большую многоядерную клетку, а точнее – бесклеточное образование – симпласт, которое образуется путём слияния в эмбриональном периоде множества миобластов.

Мембрана мышечной клетки электровозбудима и называется сарколеммой. На сарколемме находятся места контакта с окончаниями двигательных нервов – синапсы (нервно-мышечные соединения). Подобно другим мембранам, сарколемма имеет избирательную проницаемость для различных веществ. Через нее не проходят высокомолекулярные вещества, но проходят вода, глюкоза, молочная и пировиноградная кислоты, аминокислоты, кетоновые тела и некоторые другие низкомолекулярные соединения. Сарколемма имеет также транспортные системы , с помощью которых поддерживается разность концентраций ионов Nа+ и K+, а также Cl- внутри клетки и межклеточной жидкости, что приводит к возникновению на ее поверхности мембранного потенциала. Образование мембранного потенциала действия под влиянием нервного импульса – необходимое условие возбуждение мышечного волокна. На поверхности сарколеммы располагаются извилистые коллагеновые волокна, придающие ей прочность и эластичность. Внутренняя жидкость мышечной клетки называется саркоплазмой. Внутри саркоплазмы находится система продольных и поперечных трубочек мембран, пузырьков, носящая название саркоплазматического ретикулума (СР). СР регулирует концентрацию ионов Са2+ внутри клетки, что непосредственно связано с сокращением и расслаблением мышечного волокна. Как во всякой активно работающей клетке, в мышечном волокне велико число митохондрий. Около 80% объема волокна занимают длинные нити - миофибриллы.

Миофибриллы – это сократительные элементы, количество которых в мышечном волокне может достигать нескольких тысяч. Под микроскопом заметно, что миофибриллы имеют поперечную исчерченность в виде чередующихся темных и светлых участков – дисков. Темные диски отличаются двойным лучепреломлением и называются А-дисками (анизотропными), а светлые диски не обладают двойным лучепреломлением и называются I-дисками (изотропными). В центральной части диска-А имеется светлый участок – Н-зона. В середине диска-I проходит Z-мембрана, которая пронизывает все волокно, как бы удерживая и упорядочивая расположение А - и I-дисков многих миофибрилл. Участок миофибриллы между двумя Z-мембранами называется саркомером. Эта наименьшая функциональная, то есть сократительная единица мышцы. Саркомеры следуют друг за другом вдоль миофибриллы, повторяясь через каждые 1500-2300 нм. В миофибрилле может располагаться несколько сотен саркомеров. От их длины и количества в миофибрилле зависят скорость и сила сокращения мышцы. Большинство мышечных клеток выстраивается так, что их саркомеры располагаются параллельно друг другу, соответственно совпадают А - и I-диски всех мышечных клеток в волокне, что придает покоящейся мышце поперечно-полосатую исчерченность (рис. 1).

По данным электронной микроскопии (рис. 1) миофибриллярные структуры представляют собой агрегаты, состоящие из толстых филаментов около 14 нм и из расположенных между ними тонких филаментов диаметром 7-8 нм. Толстые филаменты или нити находятся в А-дисках и состоят из сократительного белка миозина. Тонкие нити находятся в I-дисках и содержат сократительный белок актин, а также регуляторные белки тропомиозин и тропонин. Филаменты (нити) располагаются таким образом, что тонкие своими концами входят в промежутки между толстыми (рис. 2).

Таким образом, диски-I состоят только из тонких нитей, а диски-А – из нитей двух типов. В состоянии покоя зона Н содержит только толстые филаменты, так как тонкие туда не доходят. Толстые и тонкие нити миофибрилл взаимодействуют между собой в процессе сокращения посредством образования между ними поперечных мостиков.

Типы мышечных волокон и их вовлечение в мышечную деятельность

В скелетных мышцах различают два основных типа мышечных волокон: медленносокращающиеся (МС) или красные и быстросокращающиеся (БС) или белые, отличающихся по сократительным и метаболическим характеристикам (табл. 1).

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">