A testben zajló biokémiai folyamatok dinamikája izommunka során. Az izomtevékenység biokémiája. Az izomtevékenység - az összehúzódás és az ellazulás a felszabaduló energia kötelező felhasználásával folytatódik. Az izomtevékenység biokémiája és
Hogyan alkalmazkodik egy sportoló szervezete az intenzív izomtevékenység?
A testben a fokozott izomtevékenységhez való alkalmazkodás során fellépő mély funkcionális változásokat a sportélettan tanulmányozza. Ezek azonban a szövetek és szervek anyagcseréjében, és végső soron a test egészében bekövetkező biokémiai változásokon alapulnak. Azonban figyelembe vesszük Általános nézet az edzés hatására bekövetkező fő változások csak az izmokban jelentkeznek.
Az izmok biokémiai átstrukturálása az edzés hatására az izmok költési folyamatainak és az izmok funkcionális és energiatartalékainak helyreállításának kölcsönös függésén alapul. Amint az előzőből már megértette, az izomtevékenység során az ATP intenzív hasadása történik, és ennek megfelelően más anyagokat is intenzíven fogyasztanak. Az izmokban kreatin-foszfát, glikogén, lipidek, a májban a glikogén lebomlik, és cukor keletkezik, amely a vérrel együtt eljut a működő izmokba, a szívbe és az agyba; a zsírok lebomlanak és oxidálódnak zsírsav. Ugyanakkor az anyagcseretermékek felhalmozódnak a szervezetben - foszfor- és tejsav, ketontestek, szén-dioxid. Részben elveszik a szervezetből, részben pedig újra felhasználják, részt vesznek az anyagcserében. Az izomműködést számos enzim aktivitásának növekedése kíséri, és ennek köszönhetően megindul az elhasználódott anyagok szintézise. Az ATP, a kreatin-foszfát és a glikogén újraszintézise már a munka során lehetséges, ezzel együtt azonban ezen anyagok intenzív lebomlása megy végbe. Ezért tartalmuk az izmokban munka közben soha nem éri el az eredetit.
A pihenőidőben, amikor az energiaforrások intenzív felosztása megszűnik, az újraszintézis folyamatai egyértelmű túlsúlyba kerülnek, és nem csak az elhasznált visszaállítása (kompenzáció), hanem a kezdeti értéket meghaladó szuper-visszanyerés (szuperkompenzáció) is bekövetkezik. szint. Ezt a mintát a "szuperkompenzáció törvényének" nevezik.
A szuperkompenzáció jelenségének lényege.
A sport biokémiájában ennek a folyamatnak a törvényszerűségeit vizsgálták. Megállapítást nyert például, hogy ha intenzíven fogyasztják az anyagot az izmokban, a májban és más szervekben, annál gyorsabban megy végbe az újraszintézis, és annál kifejezettebb a szuperrestauráció jelensége. Például egy rövid távú intenzív munka után 1 óra pihenés után az izmokban a glikogénszint a kezdeti szintet meghaladó mértékben emelkedik, majd 12 óra elteltével visszatér a kezdeti, végső szintre. Hosszabb munkavégzés után a szuperkompenzáció csak 12 óra elteltével következik be, de a megnövekedett glikogénszint az izmokban több mint három napig fennáll. Ez csak az enzimek nagy aktivitásának és fokozott szintézisének köszönhetően lehetséges.
Így a testben az edzés hatására bekövetkező változások egyik biokémiai alapja az enzimrendszerek aktivitásának növekedése és a munka során elköltött energiaforrások szuperkompenzációja. Miért nagyon fontos a gyakorlatban figyelembe venni a szuperkompenzáció törvényszerűségeit sportedzés?
A szuperkompenzáció mintázatainak ismerete lehetővé teszi a terhelések intenzitásának és a pihenési időközök tudományos alátámasztását normál fizikai gyakorlatok és sportedzések során.
Mivel a szuperkompenzáció a munka befejezése után még egy ideig fennáll, a későbbi munkavégzés kedvezőbb biokémiai körülmények között is elvégezhető, ami a funkcionális szint további növekedéséhez vezet (.... ábra). Ha az utólagos munka olyan feltételek mellett történik hiányos gyógyulás, akkor ez a funkcionális szint csökkenéséhez vezet (... ábra).
Az edzés hatására a szervezetben aktív alkalmazkodás megy végbe, de nem „általános munkához”, hanem annak meghatározott típusaihoz. A különféle típusú sporttevékenységek tanulmányozása során megállapították a biokémiai alkalmazkodás specifikusságának elvét, és megállapították a motoros aktivitás - sebesség, erő, állóképesség - biokémiai alapjait. Ez pedig tudományos alapú ajánlásokat jelent egy célzott képzési rendszerhez.
Mondjunk csak egy példát. Ne feledje, hogy egy intenzív, nagy sebességű terhelés (futás) után fokozódik a légzés („légszomj”). Mihez kapcsolódik? A munkavégzés (futás) során a vér oxigénhiánya miatt aluloxidált termékek (tejsav stb.), valamint szén-dioxid halmozódnak fel, ami a vér savasságának megváltozásához vezet. Ennek megfelelően ez a légzőközpont izgalmát okozza a medulla oblongatában, és fokozza a légzést. Az intenzív oxidáció eredményeként a vér savassága normalizálódik. És ez csak az aerob oxidációs enzimek nagy aktivitásával lehetséges. Következésképpen a pihenőidőben végzett intenzív munka végén az aerob oxidációs enzimek aktívan működnek. Ugyanakkor a hosszú távú munkát végző sportolók állóképessége közvetlenül függ az aerob oxidáció aktivitásától. Ennek alapján biokémikusok javasolták a rövid távú, nagy intenzitású terhelések beépítését számos sportág edzésébe, ami jelenleg általánosan elfogadott.
Mi a képzett szervezet biokémiai jellemzője?
Edzett szervezet izmaiban:
Növekszik a miozin tartalma, a benne lévő szabad HS-csoportok száma, pl. az izmok azon képessége, hogy hasítsák az ATP-t;
Növekednek az ATP újraszintéziséhez szükséges energiaforrások tartalékai (kreatin-foszfát, glikogén, lipidek stb.)
Jelentősen növeli az anaerob és aerob oxidációs folyamatokat egyaránt katalizáló enzimek aktivitását;
Az izmokban megnő a mioglobin tartalma, ami oxigéntartalékot hoz létre az izmokban.
Az izomrelaxáció mechanikáját biztosító izomsztróma fehérjetartalma megnő. A sportolókon végzett megfigyelések azt mutatják, hogy az edzés hatására nő az izmok ellazításának képessége.
Az egyik tényezőhöz való alkalmazkodás növeli az ellenállást más tényezőkkel szemben (például stressz stb.);
A modern sportolók edzése nagy intenzitást igényel a fizikai aktivitásés ezek nagy mennyisége, ami egyoldalúan hathat a szervezetre. Ezért folyamatos monitorozást igényel az orvosok, sportorvosi szakemberek részéről, a sport biokémiája és élettana alapján.
A testnevelés, valamint a sporttevékenységek lehetővé teszik az emberi test tartalék képességeinek fejlesztését, és teljes egészséget, nagy teljesítményt és hosszú élettartamot biztosítanak számára. A fizikai egészség az szerves része az ember személyiségének harmonikus fejlődése, jellemformák, stabilitás mentális folyamatok, akarati tulajdonságok stb.
A testnevelés tudományos rendszerének, valamint a testkultúra orvosi és pedagógiai ellenőrzésének megalapítója egy figyelemre méltó hazai tudós, kiváló tanár, anatómus és orvos Petr Frantsevich Lesgaft. Elmélete az ember testi és lelki, erkölcsi és esztétikai fejlődésének egységének elvén alapul. A testnevelés elméletét "a biológiatudomány egyik ágának" tekintette.
A testkultúra és a sport tanóráinak alapjait tanulmányozó biológiai tudományok rendszerében óriási szerepe van a biokémiának.
Már a múlt század 40-es éveiben Nyikolaj Nyikolajevics Jakovlev leningrádi tudós laboratóriumában megcélozták. Tudományos kutatás a sportbiokémia területén. Lehetővé tették a szervezet alkalmazkodásának lényegét és sajátosságait különféle típusok izomtevékenységet, alátámasztja a sportedzés alapelveit, a sportoló teljesítményét befolyásoló tényezőket, a fáradtság állapotát, a túledzettséget stb. stb. A jövőben a sport biokémiájának fejlesztése képezte az űrhajósok űrrepülésre való felkészítésének alapját.
Milyen kérdéseket old meg a sport biokémiája?
A sportbiokémia a sportélettan és a sportorvoslás alapja. A működő izmok biokémiai vizsgálatai során a következőket állapították meg:
A biokémiai változások mintái, mint aktív alkalmazkodás a fokozott izomaktivitáshoz;
A sportedzés alapelveinek megalapozása (ismétlés, rendszeresség, munka és pihenés aránya stb.)
A motoros aktivitás tulajdonságainak biokémiai jellemzői (sebesség, erő, állóképesség)
A sportoló testének helyreállításának felgyorsításának módjai és így tovább. mások
Kérdések és feladatok.
Miért hatnak a nagy sebességű terhelések sokoldalúbban a testre?
Próbálja meg élettani és biokémiailag alátámasztani Arisztotelész kijelentését: „Semmi sem fárasztja ki és semmisíti meg az embert, mint a hosszan tartó fizikai inaktivitás”. Miért olyan fontos ez a modern ember számára?
A tankönyv felvázolja az emberi szervezet izomtevékenységének általános biokémiájának és biokémiájának alapjait, ismerteti a szervezet legfontosabb anyagainak kémiai szerkezetét, anyagcsere folyamatait, feltárja szerepüket az izomműködés biztosításában. Az izomösszehúzódás folyamatainak biokémiai vonatkozásai és az izmok energiatermelésének mechanizmusai, a motoros tulajdonságok fejlődési mintái, a fáradtság, a felépülés, az alkalmazkodás folyamatai, valamint a racionális táplálkozás és a sportolók funkcionális állapotának diagnosztikája. figyelembe vett. Testnevelési és sport felsőoktatási és középfokú oktatási intézmények hallgatóinak és tanárainak, fizikai rehabilitációs és rekreációs szakembereknek.
Könyv információ:
Volkov N.I., Nesen E.N., Osipenko A.A., Korsun S.N. Az izomtevékenység biokémiája. 2000. - 503 p.
Első rész. Az emberi test létfontosságú tevékenységének biokémiai alapjai
1. fejezet Bevezetés a biokémiába
1. A biokémiai kutatás tárgya és módszerei
2. A biokémia fejlődéstörténete és a sport biokémiájának kialakulása
3. Az emberi szervezet kémiai szerkezete
4. Makromolekulák átalakulása
tesztkérdések
2. fejezet
1. Az anyagcsere szükséges feltétele az élő szervezet létezésének
2. Katabolikus és anabolikus reakciók – az anyagcsere két oldala
3. Az anyagcsere típusai
4. A tápanyagok lebontásának és energiakinyerésének szakaszai a sejtekben
5. A sejtszerkezetek és szerepük az anyagcserében
6. Az anyagcsere szabályozása
tesztkérdések
3. fejezet
1. Energiaforrások
2. ATP - univerzális energiaforrás a szervezetben
3. Biológiai oxidáció - az energiatermelés fő módja a szervezet sejtjeiben
4. Mitokondriumok - a sejt "energia állomásai".
5. A citromsav ciklus a tápanyagok aerob oxidációjának központi útja
6. Légzőlánc
7. Az oxidatív foszforiláció az ATP szintézis fő mechanizmusa
8. Az ATP-anyagcsere szabályozása
tesztkérdések
4. fejezet
1. A víz és szerepe a szervezetben
2. Víz egyensúlyés annak változása az izomtevékenység során
3. Ásványi anyagok és szerepük a szervezetben
4. Ásványi anyagok anyagcseréje izomtevékenység során
tesztkérdések
5. fejezet
1. Anyagszállítási mechanizmusok
2. A szervezet belső környezetének sav-bázis állapota
3. Pufferrendszerek és szerepük a tápközeg állandó pH-értékének fenntartásában
tesztkérdések
6. fejezet
1. Az enzimek általános ismerete
2. Az enzimek és koenzimek szerkezete
3. Az enzimek többféle formája
4. Az enzimek tulajdonságai
5. Az enzimek hatásmechanizmusa
6. Az enzimek működését befolyásoló tényezők
7. Az enzimek osztályozása
tesztkérdések
7. fejezet
1. A vitaminok általános ismerete
2. A vitaminok osztályozása
3. A zsírban oldódó vitaminok jellemzése
4. Vízben oldódó vitaminok jellemzése
5. Vitaminszerű anyagok
tesztkérdések
8. fejezet
1. A hormonok megértése
2. A hormonok tulajdonságai
3. A hormonok kémiai természete
4. A hormonbioszintézis szabályozása
5. A hormonok hatásmechanizmusa
6. A hormonok biológiai szerepe
7. A hormonok szerepe az izomműködésben
tesztkérdések
9. fejezet
1. Kémiai összetételés a szénhidrátok biológiai szerepe
2. Szénhidrát osztályok jellemzése
3. A szénhidrátok anyagcseréje az emberi szervezetben
4. A szénhidrátok lebontása az emésztés során és felszívódásuk a vérbe
5. Vércukorszint és szabályozása
6. A szénhidrátok intracelluláris anyagcseréje
7. A szénhidrátok anyagcseréje az izomtevékenység során
tesztkérdések
10. fejezet
1. A lipidek kémiai összetétele és biológiai szerepe
2. Lipidosztályok jellemzése
3. A zsírok anyagcseréje a szervezetben
4. A zsírok lebontása az emésztés során és felszívódásuk
5. Intracelluláris zsíranyagcsere
6. A lipidanyagcsere szabályozása
7. A lipidanyagcsere megsértése
8. A zsírok anyagcseréje izomtevékenység során
tesztkérdések
11. fejezet
1. Nukleinsavak kémiai szerkezete
2. A DNS szerkezete, tulajdonságai és biológiai szerepe
3. Az RNS szerkezete, tulajdonságai és biológiai szerepe
4. Nukleinsavak cseréje
tesztkérdések
12. fejezet
1. A fehérjék kémiai összetétele és biológiai szerepe
2. Aminosavak
3. A fehérjék szerkezeti felépítése
4. A fehérjék tulajdonságai
5. Az izommunkában részt vevő egyes fehérjék jellemzése
6. Szabad peptidek és szerepük a szervezetben
7. Fehérje anyagcsere a szervezetben
8. A fehérjék lebontása az emésztés és az aminosavak felszívódása során
9. Fehérje bioszintézis és szabályozása
10. Intersticiális fehérjelebontás
11. Aminosavak intracelluláris átalakulása és karbamid szintézis
12. Fehérje anyagcsere izomtevékenység során
tesztkérdések
13. fejezet Az anyagcsere integrációja és szabályozása - az adaptációs folyamatok biokémiai alapja
1. Szénhidrátok, zsírok és fehérjék interkonverziója
2. Az anyagcsere szabályozó rendszerei és szerepük a szervezet fizikai igénybevételhez való alkalmazkodásában
3. Az egyes szövetek szerepe a köztes anyagcsere integrációjában
tesztkérdések
Második rész. A sport biokémiája
14. fejezet
1. Az izmok és izomrostok típusai
2. Az izomrostok szerkezeti felépítése
3. Az izomszövet kémiai összetétele
4. Szerkezeti és biokémiai változások az izmokban összehúzódás és relaxáció során
5. Az izomösszehúzódás molekuláris mechanizmusa
tesztkérdések
15. fejezet
1. Általános tulajdonságok energiatermelő mechanizmusok
2. Az ATP reszintézis kreatin-foszfokináz mechanizmusa
3. Az ATP-reszintézis glikolitikus mechanizmusa
4. Az ATP reszintézis miokináz mechanizmusa
5. Az ATP-reszintézis aerob mechanizmusa
6. Energetikai rendszerek összekapcsolása különféle fizikai terhelések során és adaptációjuk edzés közben
tesztkérdések
16. fejezet
1. A biokémiai folyamatok változásának általános iránya az izomtevékenység során
2. Oxigén szállítása a dolgozó izmokba és fogyasztása az izomtevékenység során
3. Biokémiai változások az egyes szervekben és szövetekben izommunka során
4. A fizikai gyakorlatok osztályozása az izommunka során fellépő biokémiai változások jellege szerint
tesztkérdések
17. fejezet
1. A fáradtság biokémiai tényezői rövid távú maximális és szubmaximális erőkifejtések során
2. A fáradtság biokémiai tényezői hosszú távú, nagy és közepes teljesítményű gyakorlatok során
tesztkérdések
18. fejezet
1. Az izommunka utáni biokémiai felépülési folyamatok dinamikája
2. Az izommunka utáni energiatartalékok helyreállításának sorrendje
3. A bomlástermékek eltávolítása az izommunka utáni pihenőidőben
4. A felépülési folyamatok lefolyásának sajátosságainak felhasználása a sportedzés felépítésében
tesztkérdések
19. fejezet
1. Egy személy fizikai teljesítőképességét korlátozó tényezők
2. Egy sportoló aerob és anaerob teljesítményének mutatói
3. Az edzés hatása a sportolók teljesítményére
4. Életkori és sportteljesítmény
tesztkérdések
20. fejezet
1. A sebesség-szilárdság tulajdonságok biokémiai jellemzői
2. Sportolók gyorsasági-erős edzésmódszereinek biokémiai alapjai
tesztkérdések
21. fejezet
1. Biokémiai állóképességi tényezők
2. Az állóképességet elősegítő edzésmódszerek
tesztkérdések
22. fejezet
1. Fizikai aktivitás, alkalmazkodás és edzéshatás
2. A biokémiai adaptáció fejlődési mintái és a képzés elvei
3. Edzés közben a szervezetben végbemenő adaptív változások sajátossága
4. Az adaptív változások visszafordíthatósága edzés közben
5. Az adaptív változások sorrendje edzés közben
6. Edzéshatások kölcsönhatása edzés közben
7. Az alkalmazkodás ciklikus fejlődése a képzés folyamatában
tesztkérdések
23. fejezet
1. Sportolók racionális táplálkozásának elvei
2. A szervezet energiafogyasztása és függése az elvégzett munkától
3. Tápanyag-egyensúly a sportolók étrendjében
4. A táplálék egyes kémiai összetevőinek szerepe az izomműködés biztosításában
5. Táplálék-kiegészítők és testtömeg-szabályozás
tesztkérdések
24. fejezet
1. A biokémiai védekezés feladatai, fajtái, szervezése
2. Vizsgálat tárgyai és főbb biokémiai paraméterei
3. A vér és a vizelet összetételének főbb biokémiai mutatói, változásuk az izomtevékenység során
4. A szervezet energiaellátó rendszereinek fejlődésének biokémiai szabályozása az izomműködés során
5. Biokémiai kontroll az edzés szintjén, a fáradtság és a sportoló testének felépülése felett
6. Doppingellenőrzés a sportban
tesztkérdések
Fogalmak szójegyzéke
Egységek
Irodalom
Bővebben a könyvről: formátum: pdf, fájlméret: 37,13 Mb.
A sportélettanban szokás megkülönböztetni és felosztani az izomtevékenységet erőzónákra: maximális, szubmaximális, magas és közepes. Az izommunka egy másik felosztása is van, az energiaellátás fő mechanizmusaitól függően: az anaerob, a vegyes és az aerob energiaellátási zónában.
Minden izmos munka során mindenekelőtt különbséget kell tenni a kezdeti (kezdő) fázis és a folytatás között. A kezdő szakasz ideje a munka intenzitásától függ: minél hosszabb a munka, annál intenzívebb a kezdő szakasz, és annál kifejezettebbek az izomzatban az alatta végbemenő biokémiai változások.
A munka első másodperceiben az izmok kevesebb oxigént kapnak, mint amennyire szükségük van. Minél nagyobb az oxigénhiány, annál nagyobb a munka intenzitása, és ennek megfelelően annál nagyobb az oxigénigény. Ezért a kiindulási fázisban az ATP újraszintézise kizárólag anaerob módon megy végbe, a kreatin-kináz reakció és a glikolízis következtében.
Ha az izommunka intenzitása maximális, időtartama, illetve rövid távú, akkor ebben a kezdő fázisban ér véget. Ebben az esetben az oxigénigény nem lesz kielégítve.
Ha szubmaximális intenzitással, de hosszabb ideig dolgozik, a biokémiai változások a kezdő fázisban kevésbé lesznek élesek, és maga a kezdő fázis lerövidül. Ebben az esetben az oxigénfogyasztás eléri a MIC-t (maximális lehetséges értékeket), de az oxigénigény továbbra sem lesz kielégítve. Ilyen körülmények között a szervezet oxigénhiányt tapasztal. A kreatin-kináz útvonal értéke csökkenni fog, a glikolízis elég intenzíven megy végbe, de az aerob ATP újraszintézis mechanizmusai már bekapcsolódnak. A glikolízis folyamata főként a vér által a májból származó glükózt foglalja magában, nem pedig az izomglikogénből képződő glükózt.
Még kisebb intenzitású és hosszabb ideig tartó izommunka során egy rövid idejű kezdési fázist követően az aerob mechanizmusú ATP újraszintézis érvényesül, ami az oxigénigény és az oxigénellátás közötti valódi egyensúly megteremtésének a következménye. Az izomrostokban az ATP szintje emelkedik és stabilizálódik, de ez a szint alacsonyabb, mint nyugalmi állapotban. Ezenkívül a kreatin-foszfát szintje némileg emelkedik.
Ha hosszan tartó izommunka során ereje élesen megnő, akkor ugyanazok a jelenségek figyelhetők meg, mint a kezdő fázisban. A munkaerő növekedése természetesen az oxigénigény növekedésével jár, amelyet nem lehet azonnal kielégíteni. Ennek eredményeként az ATP újraszintézis anaerob mechanizmusai bekapcsolódnak.
Tekintsük az ATP újraszintézis különböző útjainak bekapcsolásának időbeli sorrendjét. Az izommunka első 2-3 másodpercében energiaellátása az izom-ATP lebomlása miatt történik. 3 és 20 másodperc között az ATP újraszintézise a kreatin-foszfát lebomlása miatt következik be. Ezután az izommunka megkezdése után 30-40 másodperccel éri el a glikolízis a legnagyobb intenzitást. Tovább minden nagy szerepet az energiaellátásban az oxidatív foszforiláció folyamatai kezdenek játszani (10. ábra).
10. ábra. Különféle energiaforrások részvétele az izomtevékenység energiaellátásában, annak időtartamától függően: 1 - ATP lebontása, 2 - kreatin-foszfát lebontása,
3 - glikolízis, 4 - aerob oxidáció
Az aerob energiatermelés teljesítményét az MPC értékével becsüljük meg. A statisztikai adatok azt mutatják, hogy a férfiak átlagosan magasabb BMD-vel rendelkeznek, mint a nők. Sportolóknál ez az érték lényegesen magasabb, mint edzetlen embereknél. A különböző szakterületek sportolói közül az IPC legmagasabb értékei a síelőknél és a hosszútávfutóknál figyelhetők meg.
A szisztematikus fizikai aktivitás a mitokondriumok számának növekedéséhez vezet izomsejtek, a légzési lánc enzimek számának és aktivitásának növekedéséhez. Ez megteremti a feltételeket a beérkező oxigén teljesebb felhasználásához és a sikeresebb energiaellátáshoz egy edzett szervezetben.
Rendszeres edzéssel megnő az izmokat vérrel ellátó erek száma. Ez egy hatékonyabb rendszert hoz létre az izmok oxigénnel és glükózzal való ellátására, valamint az anyagcseretermékek eltávolítására. A hosszan tartó edzés során a keringési és légzőrendszer úgy alkalmazkodik, hogy az első gyakorlatok után fellépő oxigéntartozás a jövőben teljes mértékben kompenzálható. Az izmok hosszú távú munkaképessége általában függ oxigénfelvételük és -felhasználásuk sebességétől és hatékonyságától.
Val velizomrostok szerkezete és összehúzódása.
Az izomösszehúzódás egy élő rendszerben mechanokémiai folyamat. A modern tudomány a biológiai mobilitás legtökéletesebb formájának tartja. A biológiai objektumok az izomrostok összehúzódását „fejlesztették” a térben való mozgás egyik módjaként (ami jelentősen kitágította életlehetőségeiket).
Az izomösszehúzódást feszítési fázis előzi meg, amely a kémiai energia közvetlen és jó hatásfokkal (30-50%) mechanikai energiává alakításával végzett munka eredménye. A potenciális energia felhalmozódása a feszítési fázisban az izmot a lehetséges, de még nem realizált összehúzódás állapotába hozza.
Az állatok és az emberek (és az emberek azt hiszik, hogy már alaposan tanulmányozták) két fő izomtípus: csíkozott és sima. harántcsíkolt izmok vagy a csontokhoz kapcsolódó váz (kivéve a szívizom harántcsíkolt rostjait, amelyek összetételükben különböznek a vázizmoktól). Sima izmok támogatja a belső szervek és a bőr szöveteit, valamint kialakítja az érfalak izmait, valamint a beleket.
A sport biokémiájában tanulnak vázizmok, „kifejezetten felelős” a sporteredményekért.
Egy izom (mint egy makroobjektumhoz tartozó makroképződmény) egyedekből áll izomrostok(mikroképződmények). Több ezer van belőlük egy izomban, illetve az izomfeszítés egy olyan szerves érték, amely számos egyedi rost összehúzódását összegzi. Háromféle izomrost létezik: fehér gyorsan fogy , közbülsőés piros lassan zsugorodva. A rosttípusok energiaellátásuk mechanizmusában különböznek egymástól, és különböző motoros neuronok irányítják őket. Az izomtípusok a rosttípusok arányában különböznek.
Külön izomrost - fonalas sejtmentes képződés - szimplaszt. A szimplaszt „nem úgy néz ki, mint egy sejt”: erősen megnyúlt alakú, hossza 0,1-2-3 cm, a sartorius izomzata legfeljebb 12 cm, vastagsága 0,01-0,2 mm. A szimplasztot egy héj veszi körül - sarcolemma melynek felületére több mozgatóideg végződése is alkalmas. A sarcolemma egy kétrétegű lipoprotein membrán (10 nm vastag), kollagénrostok hálózatával megerősítve. Összehúzódás után ellazulva visszaállítják a szimplaszt eredeti alakját (4. ábra).
Rizs. 4. Külön izomrost.
A szarkolemma-membrán külső felületén az elektromos membránpotenciál mindig megmarad, nyugalmi állapotban is 90-100 mV. A potenciál jelenléte szükséges feltétele az izomrostok kezelésének (mint egy autó akkumulátor). A potenciál az anyagok membránon keresztüli aktív (azaz energiaköltségekkel - ATP-vel) való átjutása és szelektív permeabilitása miatt jön létre (az elv szerint - „akit akarok beengedek vagy kiengedek”). Ezért a szimplaszt belsejében egyes ionok és molekulák nagyobb koncentrációban halmozódnak fel, mint azon kívül.
A szarkolemma jól átereszti a K + ionokat - belül halmozódnak fel, és a Na + ionok kívülről távoznak. Ennek megfelelően a Na + ionok koncentrációja az intercelluláris folyadékban nagyobb, mint a szimplaszton belüli K + ionok koncentrációja. A pH savas oldalra való eltolódása (például a tejsav képződése során) megnöveli a szarkolemma permeabilitását a makromolekuláris anyagok (zsírsavak, fehérjék, poliszacharidok) számára, amelyek általában nem jutnak át rajta. Az alacsony molekulatömegű anyagok (glükóz, tej- és piroszőlősav, ketontestek, aminosavak, rövid peptidek) könnyen átjutnak (diffundálnak) a membránon.
A szimplaszt belső tartalma az szarkoplazma- ez egy kolloid fehérjeszerkezet (konzisztenciájában zseléhez hasonlít). Szuszpendált állapotban glikogén zárványokat, zsírcseppeket tartalmaz, különféle szubcelluláris részecskék „beágyazódnak”: magok, mitokondriumok, myofibrillumok, riboszómák és mások.
Összehúzódó "mechanizmus" a szimplaszton belül - myofibrillumok. Ezek vékony (Ø 1-2 mikron) izomszálak, hosszúak - majdnem megegyeznek az izomrost hosszával. Megállapítást nyert, hogy az edzetlen izmok szimplasztjaiban a myofibrillumok nem rendezetten, a szimplaszt mentén helyezkednek el, hanem szétterülve és eltérésekkel, az edzetteknél pedig a hossztengely mentén orientálódnak és szintén kötegekbe csoportosulnak, mint pl. kötelekben. (A mesterséges és szintetikus szálak fonásánál a polimer makromolekulák kezdetben nem szigorúan a szál mentén helyezkednek el, és a sportolókhoz hasonlóan ismételt visszatekeréssel „makacsul edzik” – helyesen orientálva – a szálak tengelye mentén: lásd a hosszú műhelyeket a ZIV és Khimvolokno).
Fénymikroszkópban megfigyelhető, hogy a myofibrillumok valóban „keresztcsíkosak”. Felváltva világos és sötét területeket - korongokat. Sötét felnik DE Az (anizotrop) fehérjék többet tartalmaznak, mint a könnyű korongok én (izotróp). Membránokkal keresztezett fénykorongok Z (telofragma) és a kettő közötti myofibrillum területe Z - membránoknak nevezik sarcomere. A myofibrill 1000-1200 szarkomerből áll (5. ábra).
Az izomrost összehúzódása összességében egyetlen összehúzódásból áll szarkomerek. A szarkomerek mindegyike külön-külön összehúzódik, és együtt egy integrált erőt hoz létre, és mechanikus munkát végez az izom összehúzódása érdekében.
A szarkomer hossza nyugalmi állapotban 1,8 µm és mérsékelt kontrakció esetén 1,5 µm, teljes összehúzódás esetén pedig 1 µm között változik. A szarkomerek sötét és világos korongjai protofibrillumot (miofilamentumot) tartalmaznak - fehérje fonalas struktúrákat. Két típusuk van: vastag (Ø - 11 - 14 nm, hosszúság - 1500 nm) és vékony (Ø - 4 - 6 nm, hosszúság - 1000 nm).
Rizs. 5. A myofibrill ábrázolása.
könnyű lemezek ( én ) csak vékony protofibrillákból és sötét korongokból állnak ( DE ) - kétféle protofibrillumból: vékony, membránnal összeerősített és vastag, külön zónába koncentrálva ( H ).
Szarkomér összehúzódás esetén a sötét korong hossza ( DE ) nem változik, míg a fénykorong hossza ( én ) csökken, ahogy a vékony protofibrillumok (világos korongok) beköltöznek a vastagok (sötét korongok) közötti résbe. A protofibrillumok felületén speciális kinövések - adhéziók (kb. 3 nm vastag) vannak. A "munkahelyzetben" kapcsolódást képeznek (keresztirányú hidak révén) a protofibrillumok vastag és vékony filamentumai között (6. ábra). Amikor csökkenti Z - a vastag protofibrillumok végeit a membránok támasztják alá, a vékony protofibrillumok pedig még a vastagokat is körültekerhetik. A túlzsugorodás során a szarkomér közepén lévő vékony filamentumok végei becsavaródnak, a vastag protofibrillumok végei pedig összegyűrődnek.
Rizs. 6. Tüskék kialakulása az aktin és a miozin között.
Az izomrostok energiaellátása ezen keresztül történik szarkoplazmatikus retikulum(ő is szarkoplazmatikus retikulum) - hosszanti és keresztirányú tubulusok, membránok, buborékok, rekeszek rendszerei.
A szarkoplazmatikus retikulumban a különféle biokémiai folyamatok szervezetten és ellenőrzötten mennek végbe, a hálózat mindent együtt és minden myofibrillumot külön-külön lefed. A retikulum riboszómákat tartalmaz, fehérjeszintézist hajtanak végre, a mitokondriumok pedig „sejtenergia-állomások” (egy iskolai tankönyv definíciója szerint). Tulajdonképpen mitokondriumok miofibrillumok között épülnek fel, ami optimális feltételeket teremt az izomösszehúzódási folyamat energiaellátásához. Megállapították, hogy az edzett izmokban a mitokondriumok száma nagyobb, mint az azonos edzetlen izmokban.
Az izmok kémiai összetétele.
vízzel elhagyja az izomtömeg 70-80%-át.
Mókusok. A fehérjék az izomtömeg 17-21%-át teszik ki: az összes izomfehérje körülbelül 40%-a a myofibrillumokban, 30%-a a szarkoplazmában, 14%-a a mitokondriumokban, 15%-a a szarkolemmában, a többi pedig a sejtmagokban és más sejtszervecskékben koncentrálódik.
Az izomszövet enzimeket tartalmaz miogén fehérjék csoportok, myoalbumin- raktározó fehérje (tartalma az életkorral fokozatosan csökken), vörös fehérje mioglobin- kromoprotein (izom hemoglobinnak hívják, jobban megköti az oxigént, mint a vér hemoglobinja), valamint globulinok, myofibrilláris fehérjék. A myofibrilláris fehérjék több mint fele ilyen miozin, körülbelül egynegyede aktin, a többi - tropomiozin, troponin, α- és β-aktinin, enzimek kreatin-foszfokináz, deamináz és mások. Az izomszövetben vannak nukleárismókusok- nukleoproteinek, mitokondriális fehérjék. A fehérjékben stroma, fonat izomszövet, - fő része - kollagénés elasztin szarkolemmák, valamint myostrominok (kapcsolódóan Z - membránok).
Ban benoldható nitrogéntartalmú vegyületek. Az emberi vázizmok különféle vízben oldódó nitrogéntartalmú vegyületeket tartalmaznak: ATP 0,25-0,4% kreatin-foszfát (CrF)- 0,4-1%-ról (edzés közben mennyisége megnő), bomlástermékeik - ADP, AMP, kreatin. Ezenkívül az izmok tartalmaznak egy dipeptidet karnozin, körülbelül 0,1-0,3%, részt vesz az izomteljesítmény helyreállításában fáradtság esetén; karnitin, felelős a zsírsavak átviteléért a sejtmembránokon keresztül; aminosavak, és ezek között dominál a glutamin (ez nem magyarázza a mononátrium-glutamát használatát, olvassa el az ízesítők összetételét, hogy az étel a hús ízét adja); purinbázisok, karbamid és ammónia. A vázizmok is tartalmaznak körülbelül 1,5% foszfatidok, részt vesz a szöveti légzésben.
Nitrogénmentes kapcsolatokat. Az izmok szénhidrátokat, glikogént és anyagcseretermékeit, valamint zsírokat, koleszterint, ketontesteket és ásványi sókat tartalmaznak. Az étrendtől és az edzés mértékétől függően a glikogén mennyisége 0,2-3% között változik, míg az edzés növeli a szabad glikogén tömegét. Az állóképességi edzés során a tartalék zsírok felhalmozódnak az izmokban. A fehérjékhez kötött zsír körülbelül 1%, az izomrost membránja pedig akár 0,2% koleszterint is tartalmazhat.
Ásványok. Az izomszövet ásványi anyagai az izom tömegének megközelítőleg 1-1,5%-át teszik ki, ezek főként kálium-, nátrium-, kalcium-, magnézium-sók. Az ásványi ionok, mint a K +, Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, HP0 4 ~ fontos szerepet játszanak az izomösszehúzódás során zajló biokémiai folyamatokban (a "sport" kiegészítőkben és az ásványvízben szerepelnek).
Az izomfehérjék biokémiája.
Főbb kontraktilis fehérje az izmokban miozin fibrilláris fehérjékre utal (molekulatömege körülbelül 470 000). A miozin fontos tulajdonsága, hogy komplexeket képez az ATP- és ADP-molekulákkal (ami lehetővé teszi az energia "elvételét" az ATP-től), valamint egy fehérjével - aktinnal (ami lehetővé teszi az összehúzódás megtartását).
A miozin molekula negatív töltésű, és specifikusan kölcsönhatásba lép Ca ++ és Mg ++ ionokkal. A miozin Ca ++ ionok jelenlétében felgyorsítja az ATP hidrolízisét, és ezáltal enzimatikus adenozin-trifoszfát aktivitás:
miozin-ATP+H2O → miozin + ADP + H3PO4 + munka(energia 40 kJ/mol)
A miozin fehérjét két azonos, hosszú polipeptid α-lánc alkotja, amelyek kettős hélixszerűen csavarodnak össze, 7. ábra. A proteolitikus enzimek hatására a miozin molekula két részre bomlik. Egyik része az aktinhoz tapadással képes kötődni, aktomiozint képezve. Ez a rész felelős az adenozin-trifoszfatáz aktivitásért, ami függ a táptalaj pH-jától, az optimum pH 6,0 - 9,5, valamint a KCl koncentrációjától. Az aktomiozin komplex ATP jelenlétében lebomlik, de szabad ATP hiányában stabil. A miozinmolekula második része szintén két csavart hélixből áll, amelyek az elektrosztatikus töltés miatt protofibrillumokká kötik a miozin molekulákat.
Rizs. 7. Az aktomiozin szerkezete.
A második fő kontraktilis fehérje aktin(7. ábra). Három formában létezhet: monomer (globuláris), dimer (globuláris) és polimer (fibrilláris). A monomer globuláris aktin, amikor polipeptidláncai szorosan tömörülnek egy kompakt gömb alakú szerkezetbe, az ATP-hez kapcsolódik. Az ATP hasításával az aktin monomerek - A dimereket képeznek, beleértve az ADP-t is: A - ADP - A. A polimer fibrilláris aktin egy dimerekből álló kettős hélix, ábra. 7.
A globuláris aktin K +, Mg ++ ionok jelenlétében fibrilláris aktinná alakul, az élő izmokban a fibrilláris aktin dominál.
A myofibrillumok jelentős mennyiségű fehérjét tartalmaznak tropomiozin, amely két - α-helikális polipeptid láncból áll. Nyugvó izmokban komplexet képez az aktinnal és blokkolja annak aktív központjait, mivel az aktin képes kötődni a Ca ++ ionokhoz, és ezek megszüntetik ezt a blokádot.
Molekuláris szinten a vastag és vékony szarkomer protofibrillák elektrosztatikusan kölcsönhatásba lépnek, mivel speciális területeik vannak - kinövések és kiemelkedések, ahol a töltés képződik. Az A-korong területén vastag protofibrillumok hosszirányban elhelyezkedő miozinmolekulák kötegéből épülnek fel, a vékony protofibrillumok sugárirányban helyezkednek el a vastagok körül, egy többmagos kábelhez hasonló szerkezetet alkotva. A vastag protofibrillumok központi M-sávjában a miozin molekulákat "farkukkal" és kiálló "fejükkel" kapcsolják össze - a kinövések különböző irányokba irányulnak, és szabályos spirálvonalak mentén helyezkednek el. Valójában velük szemben a fibrilláris aktin hélixeiben, egymástól bizonyos távolságra, monomer aktingömbök is kiállnak. Minden előadásnak van aktív központ, ami miatt lehetséges a miozinnal való adhézió kialakulása. A szarkomerek Z-membránjai (mint a váltakozó talapzatok) vékony protofibrillumot rögzítenek egymáshoz.
A kontrakció és relaxáció biokémiája.
Az izomban az összehúzódás során fellépő ciklikus biokémiai reakciók biztosítják a "fejek" közötti tapadások ismételt kialakulását és megsemmisülését - vastag protofibrillumok miozinmolekuláinak kinövései és kiemelkedései - vékony protofibrillumok aktív központjai. Az adhéziók kialakítására és a miozin filamentum mentén történő aktinszál elősegítésére irányuló munka pontos szabályozást és jelentős energiafelhasználást igényel. A valóságban a rostok összehúzódásának pillanatában percenként körülbelül 300 adhézió képződik minden aktív központban - egy párkányban.
Mint korábban megjegyeztük, csak az ATP energiája alakítható át közvetlenül az izomösszehúzódás mechanikai munkájává. A miozin enzimatikus központja által hidrolizált ATP komplexet képez a teljes miozin fehérjével. Az energiával telített ATP-miozin komplexben a miozin megváltoztatja szerkezetét, és ezzel együtt a külső „dimenziókat”, és ezáltal mechanikai munkát végez a miozin filamentum kinövésének lerövidítése érdekében.
Nyugalmi izomban a miozin továbbra is kapcsolódik az ATP-hez, de Mg ++ ionokon keresztül az ATP hidrolitikus hasítása nélkül. A miozin és az aktin közötti adhézió kialakulását nyugalmi állapotban megakadályozza a tropomiozin troponinnal alkotott komplexe, amely blokkolja az aktin aktív központjait. A blokád fennmarad, és az ATP nem hasad, miközben a Ca ++ ionok megkötődnek. Mikor izom rost idegimpulzus jön impulzus adó- neurohormon acetilkolin. Na + ionokkal a szarkolemma belső felületén a negatív töltés semlegesíthető és depolarizálódik. Ebben az esetben Ca ++ ionok szabadulnak fel és kötődnek a troponinhoz. A troponin viszont elveszíti töltését, ezért az aktin filamentumok aktív centrumai - kiemelkedései felszabadulnak, és adhéziók jelennek meg az aktin és a miozin között (mivel a vékony és vastag protofibrillumok elektrosztatikus taszítása már megszűnt). Most, Ca ++ jelenlétében, az ATP kölcsönhatásba lép a miozin enzimaktivitás központjával és felhasad, az átalakult komplex energiáját pedig az adhézió csökkentésére használják fel. A molekuláris események fent leírt láncolata hasonló egy elektromos áramhoz, ami egy mikrokondenzátort tölt fel, elektromos energiája azonnal mechanikai munkává alakul a helyszínen és újra kell tölteni (ha tovább akarunk lépni).
Az adhézió felszakadása után az ATP nem hasad, hanem ismét enzim-szubsztrát komplexet képez a miozinnal:
M–A + ATP -----> M – ATP + A vagy
M-ADP-A + ATP ----> M-ATP + A + ADP
Ha ebben a pillanatban új idegimpulzus érkezik, akkor a „feltöltési” reakciók megismétlődnek, ha nem érkezik meg a következő impulzus, az izom ellazul. Az összehúzott izom relaxáció során az eredeti állapotba való visszatérését az izomsztróma fehérjéinek rugalmas erői biztosítják. Az izomösszehúzódásra vonatkozó modern hipotéziseket felállítva a tudósok azt sugallják, hogy az összehúzódás pillanatában az aktin filamentumok a miozin filamentumok mentén csúsznak, és ezek megrövidülése a kontraktilis fehérjék térszerkezetének megváltozása (a hélix alakjának változása) miatt is lehetséges.
Nyugalomban az ATP lágyító hatású: miozinnal kombinálva megakadályozza annak aktinnal való adhézióinak kialakulását. Az izomösszehúzódás során felhasadozó ATP energiát ad a tapadás lerövidülésének folyamatához, valamint a "kalciumpumpa" munkájához - a Ca ++ ionok ellátásához. Az ATP felhasadása az izomban nagyon nagy sebességgel megy végbe: akár 10 mikromol/1 g izom percenként. Mivel az izomban az összes ATP-tartalék kicsi (maximum erővel csak 0,5-1 mp-es munkára lehet elég), a normál izomműködés biztosításához az ATP-t ugyanolyan ütemben kell helyreállítani, ahogyan szétosztódik.
Az izomtevékenység - az összehúzódás és a relaxáció az ATP hidrolízise során felszabaduló energia kötelező felhasználásával ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + nyugalmi energia, az ATP koncentrációja az izmokban körülbelül 5 mmol / l és Ennek megfelelően 1 mmol ATP fiziológiás körülmények között körülbelül 12 cal-nak vagy 50 J-nak felel meg (1 cal = 4,18 J)
Egy felnőtt izomtömege a testtömeg körülbelül 40%-a. Sportolók izomépítő izomtömeg elérheti a testtömeg 60%-át vagy azt is. A nyugalomban lévő felnőtt izmai a szervezetbe jutó összes oxigén körülbelül 10%-át fogyasztják. Intenzív munkával az izmok oxigénfogyasztása a teljes elfogyasztott oxigén akár 90%-ára is megnőhet.
Az aerob ATP újraszintézis energiaforrásai a szénhidrátok, zsírok és aminosavak, amelyek lebontását a Krebs-ciklus fejezi be. A Krebs-ciklus a katabolizmus utolsó szakasza, melynek során az acetil-koenzim A CO2-vé és H20-vá oxidálódik. A folyamat során 4 pár hidrogénatom válik le a savakból (izocitric, a-ketoglutársav, borostyánkősav és almasav), és ezért 12 ATP molekula keletkezik egy molekula acetil-koenzim A oxidációja során.
ANEAEROB ATP RESZINTÉZIS ÚTVONALAK anaerob utak Az ATP-reszintézis (kreatin-foszfát, glikolitikus) további módjai az ATP képzésének olyan esetekben, amikor az ATP megszerzésének fő módja - aerob - nem tudja biztosítani az izomaktivitást a szükséges energiamennyiséggel. Ez minden munka első percében történik, amikor a szöveti légzés még nem bontakozott ki teljesen, valamint nagy teljesítményű fizikai terhelések végrehajtása során.
Az ATP újraszintézis glikolitikus útja Ez az újraszintézis útja a kreatin-foszfáthoz hasonlóan az ATP képződés anaerob útvonalai közé tartozik. Az ATP újraszintéziséhez szükséges energiaforrás ez az eset izomglikogén, amelynek koncentrációja a szarkoplazmában 0,2-3% között mozog. A glikogén molekulájából a foszforiláz enzim hatására anaerob lebontása során a terminális glükózmaradékok váltakozva glükóz-1-foszfát formájában lehasadnak. Továbbá a glükóz-1-foszfát molekulái egy sor egymást követő szakaszon keresztül (csak 10 van belőle) tejsavvá (laktáttá) alakulnak.
Adenilát kináz (miokináz) reakció Az adenilát kináz (vagy miokináz) reakció az izomsejtekben olyan körülmények között lép fel, ahol jelentős ADP felhalmozódik bennük, ami általában a fáradtság kezdetekor figyelhető meg. Az adenilát-kináz reakciót az adenilát-kináz (miokináz) enzim gyorsítja, amely a szívizomsejtek szarkoplazmájában található. A reakció során az egyik ADP molekula átadja foszfátcsoportját egy másik ADP-nek, ami ATP és AMP képződését eredményezi: ADP + ADP ATP + AMP
A maximális teljesítményű zónában dolgozzon. Folytassa s-ig. Ilyen körülmények között az ATP fő forrása a kreatin-foszfát. Csak a munka végén a kreatin-foszfát reakciót glikolízis váltja fel. Egy példa a maximális teljesítmény zónában végzett gyakorlatra a futás rövid távolságok, távolugrások és magasugrások, néhány gimnasztikai gyakorlat, súlyzó emelés
Munka a szubmaximális teljesítmény zónájában Időtartam legfeljebb 5 perc. Az ATP újraszintézisének vezető mechanizmusa a glikolitikus. A munka kezdetén, amíg a glikolízis el nem éri a maximális sebességét, az ATP képződése a kreatin-foszfátnak köszönhető, és a munka végén a glikolízist szöveti légzés kezdi felváltani. A szubmaximális teljesítmény zónájában végzett munkát a legnagyobb oxigéntartozás jellemzi - akár 20 liter is. Ebben az erőzónában végzett gyakorlatok példái a középtávfutás, a sprintúszás, a pályakerékpározás és a sprint korcsolyázás.
Munkavégzés nagy teljesítményű zónában Időtartam akár 30 perc. Az ebben a zónában végzett munkát a glikolízis és a szöveti légzés megközelítőleg azonos hozzájárulása jellemzi. Az ATP-reszintézis kreatin-foszfát-útvonala csak a munka kezdetén működik, ezért részesedése ennek a munkának a teljes energiaellátásában csekély. Ebben az erőzónában gyakorlatok például az 5000 méteres korcsolyázás, a sífutás, a közép- és hosszútávú úszás.
A közepes teljesítmény zónájában végzett munka 30 percnél tovább folytatódik. Az izomtevékenység energiaellátása főleg aerob módon történik. Ilyen erő munkájára példa a maratoni futás, atlétika terepfutás, versenyséta, országúti kerékpározás, hosszú távú síelés.
Hasznos információk A Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) az energia alapegysége a joule (J), a teljesítmény mértékegysége pedig a watt (W). 1 joule (J) = 0,24 kalória (cal). 1 kilojoule (kJ) = 1000 J. 1 kalória (cal) \u003d 4,184 J. 1 kilokalória (kcal) \u003d 1000 cal = 4184 J. 1 watt (W) 1-00 cal 1-003 d \u003d s -1, 1 kilowatt (kW) \u003d 1000 W. 1 kg-m-s "1 \u003d 9,8 W. 1 lóerő (LE) \u003d 735 watt. Az ATP-reszintézis útvonalak teljesítményének J / perc-kg-ban kifejezéséhez meg kell szorozni ennek a kritériumnak az értékét cal / min-kg-ban 4,18-mal, és a W / kg-ban kifejezett teljesítményértéket meg kell szorozni 0,07-tel.
