Презентация, доклад на тему Энергетика мышечной деятельности.

и физиологии мышечной активности.
Основы этой научной дисциплины были заложены ещё в первой половине прошлого века трудами таких выдающихся ученых, как лауреат Нобелевской премии А.В. Хилл, Д.Л. Дилл, Р. Маргариа, Е. Христенсен и Е. Симонсон. Существенный вклад в развитие современных знаний о биоэнергетических процессах в труде и спорте внесли работы Н.Н. Яковлева, П.-О. Остранда, Б. Салти-на, Ф. Генри, Ф. Голдника, Й. Койля, Л. Хермансена, Д. Костилла и др.

Биоэнергетика спорта как научная дисциплина.

разных видах физических упражнений в основном определяется возможностями преобразования энергии в аэробном и анаэробных метаболических процессах, совершающихся в работающих мышцах человека.
Каждому из этих процессов свойственны свои особые кинетические характеристики, только им доступные скорости энергетических преобразований и размеры используемых субстратных фондов.

анаэробный процесс.
Он первым вступает в действие и доминирует в общем энергетическом балансе работы в первые 10 - 15 с от её начала.
По мере исчерпания ёмкости алактатного анаэробного источника, которая зависит от внутримышечных запасов АТФ и КрФ, в действие вступает анаэробный гликолиз. Его наибольшая мощность достигается на 20 - 40-й с от начала упражнения, и она быстро снижается по ходу работы из-за исчерпания внутримышечных резервов гликогена и накопления конечных продуктов анаэробного распада в тканях.

кислорода в работающие мышцы, обусловленного работой систем легочного дыхания и кровообращения, максимальная мощность этого процесса составляет только 1/3 от значения максимальной мощности алактатного анаэробного процесса, и она достигается лишь ко 2 - 3-й мин от начала работы.
Но в то же время аэробному процессу свойственны высокая эффективность и наибольшая ёмкость при работе.

спорта уделялось преимущественно изучению изменений в сфере энергетического обмена при физических нагрузках, не превышающих значения критической мощности, где достигается максимальная активизация аэробного метаболического процесса в тканях.
Лишь в последние годы под влиянием запросов «большого» спорта и ряда практических дисциплин (авиации, космонавтики и пр.) резко возрос интерес исследователей к изучению анаэробной энергетики и её роли в условиях физических нагрузок с ограниченной доставкой кислорода к работающим мышцам.
Было показано , что при выполнении упражнений, уровень энергетических затрат которых существенно превышает значение максимального потребления кислорода, происходят значительные изменения в кинетике и во взаимоотношениях процессов аэробного и анаэробного обмена.

энергетические затраты в условиях напряженной мышечной деятельности могут быть также с достаточной точностью оценены с использованием измерений суммарной пульсовой стоимости упражнения, «избыточной» легочной вентиляции и накопления молочной кислоты в крови .
Особый интерес для практики физиологического контроля в спорте представляет использование показателей суммарной пульсовой стоимости упражнения.
Эти показатели весьма точно воспроизводят основные зависимости от параметров мощности и предельного времени работы, установленные для показателей кислородного запроса и энергетической стоимости упражнения .
Непрерывный мониторинг частоты сердечных сокращений во время работы и восстановления с последующим расчётом показателей суммарной пульсовой стоимости может быть использован для целей количественной оценки воздействия применяемых упражнений и оптимизации тренировки в различных видах спорта .

сложившиеся в развитии этой научной дисциплины, которые могут быть успешно реализованы в практике спорта уже в ближайшие годы. К ним в первую очередь надо отнести такие проектируемые разделы исследовательских работ в этой области:

- установление и строгое квотифицирование основных параметров для аэробного и анаэробных метаболических процессов, служащих источниками энергии в условиях напряженной мышечной деятельности;
- отслеживание динамики метаболических состояний у спортсменов в специфических условиях тренировочных и соревновательных нагрузок в избранном виде спорта;
- выявление наиболее информативных биоэнергетических характеристик для процессов утомления и восстановления при различных физических нагрузках;
- установление наиболее значимых биоэнергетических факторов, лимитирующих физическую работоспособность спортсменов;
- разработка и внедрение в практику спорта инновационных технологий, направленных на развитие скоростно-силовых качеств и выносливости спортсменов;

подвижность путем сокращения и последующего расслабления.
При сокращении мышц осуществляется работа, связанная с превращением химической энергии в механическую.
Различают три типа мышечной ткани: скелетную, сердечную и гладкую мышечную ткань.

скелетных, относятся мышцы языка и верхней трети пищевода, внешние мышцы глазного яблока и некоторые другие.
Морфологически миокард относится к поперечно-полосатой мускулатуре, но по ряду других признаков он занимает промежуточное положение между гладкими и поперечно-полосатыми мышцами.

нервы входят в различных точках в мышечное волокно и передают ему электрический импульс, вызывающий сокращение.
Мышечное волокно обычно рассматривают как многоядерную клетку гигантских размеров, покрытую эластичной оболочкой – сарколеммой.
Диаметр функционально зрелого поперечно-полосатого мышечного волокна обычно составляет от 10 до 100 мкм, а длина волокна часто соответствует длине мышцы.

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОПЕРЕЧНО-ПОЛОСАТОЙ МЫШЦЫ

нередко в форме пучков, множество нитевидных образований – миофибрилл (толщина их обычно менее 1 мкм), обладающих, как и все волокно в целом, поперечной исчерченностью.
Поперечная исчерченность волокна, зависящая от оптической неоднородности белковых веществ, локализованных во всех миофибриллах на одном уровне, легко выявляется при исследовании волокон скелетных мышц в поляризационном или фазово-контрастном микроскопе.

20–28% от массы мышцы приходится на долю сухого остатка, главным образом белков.
Помимо белков, в состав сухого остатка входят гликоген и другие углеводы, различные липиды, экстрактивные азотсодержащие вещества, соли органических и неорганических кислот и другие химические соединения.
В саркоплазме мышечных волокон обнаруживается и ряд других структур: митохондрии, микросомы, рибосомы, трубочки и цистерны саркоплазматической сети, различные вакуоли, глыбки гликогена и включения липидов, играющие роль запасных энергетических материалов, и т.д.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОПЕРЕЧНО-ПОЛОСАТОЙ МЫШЦЫ

служат узкие Z-линии. Каждая миофибрилла состоит из нескольких сот саркомеров.
Средняя длина саркомера 2,5–3,0 мкм. В середине саркомера находится зона протяженностью 1,5–1,6 мкм, темная в фазово-контрастном микроскопе.
В поляризованном свете она дает сильное двойное лучепреломление. Эту зону принято называть диском А (анизотропный диск). В центре диска А расположена линия М, которую можно наблюдать только в электронном микроскопе.

Наконец, существуют изотропные диски, или диски I, с очень слабым двойным лучепреломлением. В фазово-контраст-ном микроскопе они кажутся более светлыми, чем диски А. Длина дисков I около 1 мкм. Каждый из них разделен на две равные половины Z-мембраной, или Z-линией.
Согласно современным представлениям, в дисках А расположены толстые нити, состоящие главным образом из белка миозина, и тонкие нити, состоящие, как правило, из второго компонента актомиозиновой системы – белка актина. Тонкие (актиновые) нити начинаются в пределах каждого саркомера у Z-линии, тянутся через диск I, проникают в диск А и прерываются в области зоны Н.

расположены строго упорядоченно.
Толстые нити диаметром 12–16 нм и длиной примерно 1,5 мкм уложены в форме шестиугольника диаметром 40–50 нм и проходят через весь диск А. Между этими толстыми нитями расположены тонкие нити диаметром 8 нм, простираясь от Z-линии на расстояние около 1 мкм.
Изучение мышцы в состоянии сокращения показало, что диски I в ней почти исчезают, а область перекрывания толстых и тонких нитей увеличивается (в скелетной мышце в состоянии сокращения саркомер укорачивается до 1,7–1,8 мкм).
Согласно модели, предложенной Э. Хаксли и Р. Нидергерке, а также X. Хаксли и Дж. Хенсон, при сокращении миофибрилл одна система нитей проникает в другую, т.е. нити начинают как бы скользить друг по другу, что и является причиной мышечного сокращения.

(МС) и быстросокращающиеся (БС).
МС-волокна обладают следующими свойствами: небольшой скоростью сокращения, большим количеством митохондрий («энергоцентр» клетки), большим количеством капилляров, высоким потенциалом накопления гликогена.
Эти волокна связаны с аэробным механизмом энергообразования. БС-волокна имеют менее развитую сеть капилляров, меньшее число митохондрий, высокую гликолитическую способность, более высокую скорость сокращения.

Структура мышечных волокон

две подгруппы БС-волокон: БСа и БСб. БСа-волокна называют быстросокращающимися анаэробно-гликолитическими волокнами. Они отличаются высокими сократительными способностями и одновременно обладают высокой сопротивляемостью утомлению.
Эти волокна хорошо подвержены тренировке на выносливость. БСб-волокна – классический тип быстросокращающихся волокон, работа которых связана с использованием анаэробно-алактатного (креатинфосфатного) механизма источника энергии.

соотношение волокон разного типа заложены на уровне ДНК и в значительной мере определяются особенностями нейромышечной регуляции. Таким образом, генетически заданный тип иннервации обеспечивает формирование фенотипа мышечной ткани, которая лишь в относительно узких границах может быть модифицирована напряжённой тренировкой.