Урок-лекция Частица целой я вселенной… я связь миров повсюду сущих, я крайня степень вещества; я средоточие живущих



страница1/5
Дата30.04.2016
Размер0.5 Mb.
ТипУрок
  1   2   3   4   5
§53. Человек как уникальная живая система.

Урок-лекция

«Частица целой я вселенной…

Я связь миров повсюду сущих,

Я крайня степень вещества;

Я средоточие живущих,

Черта начальна Божества;

Я телом в прахе истлеваю,

Умом громам повелеваю,

Я царь – я раб – я червь – я Бог!

Но, будучи я столь чудесен,

Отколе происшёл? – безвестен;

А сам собой я быть не мог.»

Г.Р. Державин


?


Почему важно рассмотреть организм человека как биологическую систему? Каковы специфические особенности организма человека? В чём заключается уникальность феномена «Человек»?


!


Биологическое, духовное, социальное.


*


Система, иерархия, функция, уровни организации живого, эволюция. (биология – 9 кл. естествознание – 10 кл. §77)
Ещё Аристотель в своей классификации причислил Человека к Царству Животных. Там же нашлось ему место и в современной научной систематике: Царство – животные; Тип – хордовые; Класс – млекопитающие; Отряд – приматы; Семейство – гоминиды; Род – человек; Вид – Человек разумный.

Человеку, как и любому живому организму, присущи все проявления жизнедеятельности (рост, развитие, размножение и др.) и их закономерности.

Как и все живые организмы, человек нуждается в системе жизнеобеспечения, которую получает из природной среды – кислород, воду, пищу и многое другое.

Это, в свою очередь, обусловливает «непрерывную и неразрывную» (как подчеркивал В.И. Вернадский) связь живых организмов с окружающей их материально-энергетической средой. Вне её в природных условиях они существовать не могут.»

Непрерывная и неразрывная связь живых организмов с природной средой, как мы уже знаем, достигается системным устройством природы.

Что характеризует организм человека как биологическую систему?

Организм человека, как и любой живой организм, может быть рассмотрен как биологическая система. Это означает, что организм человека (как и любая система) обладает целостностью, т.е. внутренним единством.

Как мы уже знаем, внутренняя целостность биологической системы обусловлена её структурной и функциональной организацией. Рассматривая организм человека как биологическую систему, можно выделить его общие и специфические особенности организации, изучить и объяснить особенности взаимодействия с факторами среды.

Каковы те особенности человека, которые принципиально отличают его от «братьев по Царству»?

В чем заключаются биологические особенности организма человека?

Человек, по ряду свойственных ему биологических признаков, резко отличается от ближайших к нему высших животных. Укажем некоторые из них:


  • Значительно более развитая нервная система по некоторым морфологическим и функциональным показателям, способствующих её интегративным и координирующим функциям;

  • Очень большой, объёмистый мозг (соответственно крупные размеры мозгового черепа и малые размеры лицевого черепа). У человека мозг составляет 1/46 веса тела, в то время как наибольший по размеру и весу мозг самых крупных животных составляет у слона – 1/560, а у кита – 1/8000 веса тела;

  • Специфические взаимоотношения в структуре и функционировании симметрии и асимметрии. Эти взаимоотношения пронизывают всю живую природу, начиная с молекулярного уровня живого. Асимметрия больших полушарий мозга была известна давно, т.к. она проявляется в преобладающем развитии одной из рук. В настоящее время установлено, что особенности асимметрии больших полушарий мозга у человека способствовали развитию речи и обеспечивают качественное преобразование информации;

  • Наличие речи – способность к созданию и использованию сложных звуков – уникальна в природе;

  • Бинокулярное зрение;

  • Прямохождение, связанные с этим многие отличия опорно-двигательного аппарата;

  • Подвижная кисть руки, подвижный плечевой сустав и некоторые другие отличия;

Специфические биологические особенности человека способствовали тому, что возможности и потребности человека не могли ограничиваться исключительно биологическими потребностями.



В чем заключается уникальность феномена «человек»?

Человек – существо мыслящее, способное познавать законы природы и общества, осознавать себя в этом мире.

Как человек познает социальные законы общества? Познание социальных законов осуществляется как приобщение к культурным традициям, как воспитание и образование. Тем самым человек кристаллизует в себе всё, что накоплено человечеством в течение веков (вспомним известное выражение: «Человеком не рождаются – человеком становятся»).

Становление человека путём усвоения культурного наследия стало основным способом его эволюции.

В биологической эволюции животных, происходящей на уровне популяций, имеет место научение, передача навыков поведения, но оно не стало ведущим фактором эволюции. Биологи отмечают, что роль обучения в эволюции животных возрастает при неблагоприятных условиях среды, т.к. именно в этих условиях способность популяции функционировать существенно зависит от способа поведения. В периоды относительно стабильного состояния среды этот путь эволюции вообще отсутствует.

Интересно отметить, что биологическое в человеке изменяется несравненно медленнее, чем социальное. 40 – 50 тысяч лет – колоссальное время с точки зрения человеческой истории, однако биология человека не изменилась сколько-нибудь заметным образом – объём мозга, строение систем органов, органов чувств, человеку присущи те же эмоции. В то же время социальное в нем неузнаваемо изменилось и быстро преобразуется.

Биологическое для человека не является основным определяющим фактором.

Человек формируется в социо-культурной среде, постепенно она становится для него специфической «средой обитания». В то же время она является и продуктом деятельности человека. Это взаимодействие и взаимовлияние происходит на протяжении всей жизни человека.

По мере развития человека как личности под влиянием социо-культурной среды как бы «обуздываются» биологические инстинкты его поведения.

Неотъемлемая характеристика человека, резко и принципиально отличающая его от животных – это ДУХОВНОСТЬ. Это понятие можно определять по-разному, однако смысл его остаётся единым: это способность к восприятию нематериальных ценностей. Человек, даже хорошо адаптированный к социальной среде, не может жить в обществе только по юридическим законам, т.к. законы не могут предусмотреть все случаи поведения людей в различных ситуациях. Существуют и неписаные законы морали, которыми люди руководствуются в своих повседневных решениях и поступках. Они определяются личными ценностями человека. Поиск нравственных ориентиров, духовное развитие человеку дают все виды искусства, литература, религия, философия и др. способы познания мира, культурного наследия человечества.

Человек – биосоциальное и духовное существо.

Как живой организм, он включён в природную связь явлений и подчиняется биофизическим, биохимическим и физиологическим закономерностям.

Как обладающий сознательной психикой, человек должен познавать социальные законы общества.

Человека рассматривают как живую систему, которая представляет собой ЕДИНСТВО физиологического и духовного, наследственного и прижизненно приобретённого – в этом заключается его уникальность.
Человек – уникальная живая система, т.к. представляет собой триединство биологического, социального и духовного.

Таким образом:



  • Организм человека можно рассматривать как биологическую систему. Человек как биологический вид имеет специфические биологические особенности, отличающие его от ближайших к нему высших животных; Эволюция человека существенно отличается от эволюции животных.

  • Как биологический вид все люди одинаковы, их характеристика не зависит от расовых, национальных, этнических или религиозных особенностей. Индивидуальное разнообразие людей очень велико (значительно больше, чем у животных).

Вопросы и задания:

* По каким признакам Вы охарактеризуете человека, рассказывая о нём?

* Могут ли, по Вашему мнению, социальные факторы оказывать преобладающее влияние на «биологию» человека?

* Как Вы понимаете выражение «негенетическая преемственность»?


§54. Факторы здоровья человека: за и против.

Урок - семинар

«Не только сам врач должен

употреблять в дело все, что необходимо,

но и больной, и окружающие, и все внешние обстоятельства

должны способствовать врачу в его деятельности»

Гиппократ


?

Почему так сложны проблемы здоровья человека?


*

Экология, генетика, иммунология, вирусы, бактерии. (биология – 9 кл.; естествознание – 10 кл. §§ 35, 50, 51)

Цель семинара: Осознать здоровье человека как единство биосоциального и духовного.

План семинара:



  1. Здоровье человека как ценность.

  2. Современное научное понимание феномена «здоровье человека».

  3. Основные факторы, приводящие к развитию болезней у человека.

  4. Основные факторы, способствующие сохранению здоровья.

Необходимые источники информации:

    1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Основы гигиены и санитарии, М.: Просвещение, 1989.

    2. Медицинская энциклопедия, М.: Сов. Энциклопедия, 1972.

    3. Смирнов А.Т., Основы медицинских знаний и здоровый образ жизни, М.: Просвещение, 2006.

    4. Сергиев Б.Ф., Занимательная физиология, М.: Просвещение, 2006.

Тема для обсуждения 1. Здоровье человека как ценность.

Найдите пословицы и поговорки, связанные с проблемами сохранения здоровья. Обсудите те аспекты сохранения здоровья, на которые они ориентируют человека. Устарели ли эти советы? Найдите репродукции с картин художников, отражающие различные идеалы здоровья и красоты человека в разные исторические времена. С чем связаны их особенности?

Тема для обсуждения 2. Современное научное понимание феномена «Здоровье человека».

Попробуйте понять, почему первоначально здоровье понимали только как отсутствие болезней. Почему существует понятие «практически здоров». Подсказка: Современное понимание феномена «здоровье человека» сформулировано в Уставе Всемирной Организации Здравоохранения: «Здоровье – это полное физическое, духовное и социальное благополучие, которое не сводится к простому отсутствию болезней и физических недостатков». Как можно понимать тезис о том, что здоровье зависит от духовного мира человека. Найдите различные определения понятия «духовность». Что у них общего? Обсудите вопрос, верно ли суждение: «В здоровом теле – здоровый дух»? Приведите известные вам из литературы или из жизни примеры того, как сильные духом люди побеждали болезни.

Тема для обсуждения 3. Как поддерживать здоровье?

Выясните, что означают понятия «профилактика здоровья», «здоровый образ жизни», «фактор риска». Какое значение имеет режим труда и отдыха, двигательный режим при занятиях физкультурой и спортом в вашей жизни?

Почему знание особенностей каждой группы этих факторов, общая ориентация в их специфическом воздействии на организм представляют собой важный компонент общебиологической подготовки каждого современного человека. Обсудите, с какими именно особенностями нашего времени это связано.

Подведение итогов:

Здоровье человека в биологическом, социальном и духовном понимании находятся в отношениях взаимодополнительности. Человек обязан осознавать, что его здоровье – это величайшая ценность не только для него самого, но и для его микросреды (семья, дети, внуки) и макросреды (производственной, бытовой, общества в целом).

§55. Адаптация организма человека к факторам среды.

Урок-лекция

«Ведь нам не заказано ни у птиц летать,

ни у рыб плавать перенимать,

и к чему мы не способны от природы,

то делать нашим искусством».

Г.В. Рихман


?

В чем заключается биологическое значение гомеостаза? Каков биологический механизм поддержания гомеостаза? Как влияет способность организма человека к адаптации на состояние его здоровья?


!

Адаптация, гомеостаз, резервы здоровья.


*

Обмен веществ. (биология – 9 кл.; естествознание – 10 кл.; §§ 30-32, 38)


Здоровье человека – это сложный, комплексный феномен, существенно зависящий от социальных факторов и духовного мира человека. Они могут способствовать развитию резервных возможностей организма человека или же подавлять их.

Со строго биохимической точки зрения, как это сформулировал английский биохимик Роберт Марри: «Организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающие внутри клеток и во внеклеточной среде, идут в таких условиях и с такими скоростями, которые обеспечивают максимальную жизнеспособность организма и поддерживают физиологически нормальное состояние».

При таком подходе становится очевидным, что нормальное состояние организма прежде всего зависит от тех механизмов, которые регулируют и координируют протекание биохимических реакций. Биохимические реакции, как и все процессы жизнедеятельности, требуют строго постоянных условий. В то же время каждый организм подвергается воздействию самых разнообразных и изменчивых условий внешней среды. Вследствие этого у
Гомеостаз – от греческого Homos – одинаковый;

Stasis – состояние.


живых организмов выработались саморегулирующиеся системы, которые позволяют ему адаптироваться к изменившимся условиям (например, система терморегуляции и др.). Их действие направлено на поддержание постоянства внутренней среды – гомеостаза.

Представление о гомеостазе организма ввел еще в 1878 году знаменитый французский ученый Клод Бернар.

В чем заключается биологическое значение гомеостаза? Гомеостаз свойствен всем формам живого – от одноклеточных организмов до гигантских животных и растений; он присущ даже целым экологическим системам: в экосистеме поддерживается численность вида в данных условиях. Способность к поддержанию гомеостаза распространяется на все явления, связанные с жизнью на Земле.

Гомеостаз позволяет сохранять целостность системы и обеспечивает взаимодействие организма со средой как единой системы.

Адаптация организма к условиям среды определяется его способностью к поддержанию гомеостаза.

Однако не будем понимать гомеостаз как «постоянство» слишком узко, например гомеостаз покоя и гомеостаз деятельности существенно отличается по размерам разных параметров. Многие физиологические функции (и, следовательно, биохимические процессы) должны изменяться и эти изменения происходят не во вред, а в «интересах» организма для приспособления к новым условиям внешней или внутренней среды. Так, при интенсивной мышечной деятельности необходимо повышенное содержание глюкозы в крови и как источника энергии и как условие проникновения её в мышцы, поскольку этот процесс зависит от концентрации глюкозы в крови. Следовательно, гомеостаз – понятие динамическое.



Каков биологический механизм поддержания гомеостаза?

Одним из самых важных свойств живых организмов является их приспособительное реагирование на изменяющиеся условия существования (температура, давление, химический состав и мн. др.). Оно противостоит вредоносным влияниям возникших условий и обеспечивает поддержание нового уровня гомеостаза, адекватного изменившимся условиям среды. При этом одни параметры внутренней среды без вреда для организма могут изменяться только в узких пределах, другие, наоборот, весьма значительно.



Механизм поддержания гомеостаза – это сложнейшая система регуляции и координации биохимических и физиологических процессов в организме. Их взаимодействие обусловливает поддержание гомеостаза в новых условиях.


Рис…


Некоторые процессы адаптации протекают очень быстро – это обеспечивает экстренное приспособительное реагирование. Примером может служить адаптация зрения при переходе из светлого помещения в тёмное, известное каждому. Интересно отметить, что эта способность в мире животных особенно развита там, где это жизненно необходимо. Так, сова, которой приходится охотиться то при лунном свете, то в полной темноте, может адаптироваться к условиям освещения моментально. Если перед глазами совы быстро передвигать лампу-вспышку, то её зрачки молниеносно реагируют на изменение освещённости. Если прекратить воздействие, то результат экстренной адаптации не сохраняется.

В результате длительного приспособления к условиям среды организм приобретает ряд новых свойств. Такая адаптация позволила живому заселить все климатические зоны земного шара. Это говорит о том, что живые организмы способны адаптироваться к труднейшим условиям существования и они становятся для них нормой. Подобная адаптация возникает в течении тысячелетий и является результатом естественного отбора.

А как же человек с его техникой и искусственной защитой от неблагоприятных факторов среды? По условиям труда или быта ему нередко приходится покидать привычные климатические условия и попадать, например, из умеренной зоны в полярную или тропическую, в горы или в пустыни. Иногда приходится трудится на открытом воздухе в любое время года и в любую погоду. Для этого организм человека должен быть достаточно адаптирован к подобным условиям, чтобы сохранить здоровье и работоспособность. Какими резервами обладает организм человека для адаптации к изменившимся условиям? Резервы организма можно рассматривать в физиологическом и молекулярном аспектах. Функциональные резервы – это диапазон изменения и корреляции тех или иных физиологических функций (дыхательной системы, сердечно-сосудистой или др.).

Молекулярные резервы – это энергетические ресурсы организма и возможности регуляции биохимических процессов.



Здоровье человека напрямую зависит от способности адаптироваться к измененным условиям среды. Эти возможности велики и многообразны. Можно утверждать, что человек получил в дар от природы удивительный совершенный организм, способный адаптироваться ко многим трудностям жизни, побеждать холод и зной, голод и болезни, страх и нервные потрясения, раны и яды.

К различным факторам среды организм имеет как общие, неспецифические способы адаптации, так и специфические защитные системы (см §11). Однако не будем забывать, что любое приспособление организма к изменившимся условиям среды – процесс биохимический. Даже основой поведенческих реакций являются биохимические изменения в нервных клетках.

Биохимической основой большинства адаптаций является синтез специфических белков. Например, приспособление организма к действиям ядов. Если яд имеет белковую природу, например змеиный, то защитой от него являются антитела. Если яд – вещество небелковой природы, то приспособление к нему идёт иным путём. Если яд попадает в организм систематически, то его присутствие индуцирует синтез ферментов, разрушающих это вещество. Это могут быть ферменты не строго специфичные, к тому же иногда для обезвреживания вещества не обязательно требуется разрушить всю его молекулу – бывает достаточно окислить или отщепить какую-либо химически активную группу. Примером может служить привыкание микроба к антибиотикам вследствие того, что в теле микроба синтезируется фермент, разрушающий антибиотики. Микроб становится нечувствительным к данному препарату. Врачам приходится менять препарат.

Другой пример. При систематическом употреблении алкоголя индуцируется синтез фермента алкогольдегидрогеназы. Этот фермент катализирует превращение этанола в уксусный альдегид и окисляет его далее (выводит из организма). Поэтому физиологический эффект опьянения у алкоголика наступает от всё больших доз алкоголя, чем у непьющего человека.

Биохимический механизм защиты организма от наркотических веществ является общим для всех наркотиков. Поэтому для достижения физиологического эффекта наркоман вынужден всё увеличивать употребляемую им дозу наркотического вещества. Это превышает адаптивные возможности организма. Он вынужден жить в присутствии этих веществ в крови и тканях, что приводит к постепенному отравлению, болезням и гибели человека от их последствий.

Таким образом:



  • Адаптация организма к изменяющимся условиям – общебиологическое условие жизни; Адаптация может быть экстренной и кратковременной, постепенно приобретаемой и долговременной; В ее основе лежит способность к поддержанию гомеостаза.

  • Здоровье человека напрямую зависит от резерва адаптационных возможностей его организма к тем или иным условиям окружающей среды, быта и труда.

Вопросы и задания:

* Понтийский царь Митридат VI (132 – 63гг до н.э.) во время неудачной войны с Римом пытался отравиться, не желая попасть в плен. Это ему не удалось. Узнайте или догадайтесь, почему он не смог это осуществить?

* Приведите факты, подтверждающие, что гомеостаз – это относительное динамическое постоянство внутренней среды организма.

* Какие функциональные системы организма регулируют и координируют механизм поддержания гомеостаза?



§56.Повышенная мышечная деятельность и адаптация организма к ней.

Урок-лекция

«Истинная тема исследований

для человечества – есть - человек».

Дж. Максвелл


?

Как организм приспосабливается к повышенной мышечной деятельности? Как происходит энергетическое обеспечение работающих мышц? Почему спортивные занятия можно рассматривать как адаптацию организма к повышенной мышечной деятельности?


!

Ресинтез АТФ, специфичность адаптации.


*

Мышечные фибриллы, нервный импульс, АТФ, актин, миозин. (Естествознание, 10 кл, §§67,68)


Как организм приспосабливается к повышенной мышечной деятельности?

Характер движения, встречающийся в мире животных, чрезвычайно разнообразен: и по биомеханической структуре, и по величине мышечных усилий, и по частоте циклов сокращения и расслабления, и по двигательному режиму.

Нередко эволюционно близкие животные обладают совершенно различным характером движения. Сравните, например, движение ящерицы и черепахи; планирующий полёт орла и птиц отряда куриных с их частыми взмахами крыльев. Многие рыбы, мигрирующие для нереста, совершают путь до 8 тысяч километров со скоростью до 4 км/час, а перелётные птицы преодолевают расстояния до 5 тысяч километров. При движении многие животные проявляют не только выносливость, но и большую быстроту. Так, лиса, преследуя жертву, длительное время бежит со скоростью 35 км/час. А что говорить о гепарде, который является «рекордсменом в спринтерском беге». Он легко догоняет самую быструю антилопу, что недоступно собакам. Недаром в старину в средней Англии и Индии гепардов использовали как охотничьих собак.

Большое разнообразие движений свойственно и человеку. Сравните работу мышц музыканта и тяжелоатлета – штангиста, бег спринтера и марафонского бегуна, тяжелые физические работы в чрезвычайной ситуации – передвижение тяжестей или др.

Естественно, что и человеку и животному необходимо приспособиться к повышенной мышечной деятельности, чтобы она не вредила организму и результат её был эффективен. Как это достигается?

Изучение мышц показало, что мышцы и животных, и человека имеют не только разную форму, но и разное строение в связи с разнообразием выполняемых ими движений. Волокна, из которых построены мышцы, тоже неоднородны. Они различаются по ряду физиологических параметров (возбудимость, ритм сокращений, скорость сокращений и расслаблений и др.), а также имеют выраженные биохимические особенности (содержание компонентов, активность ферментов и др.). В разные мышцы волокна входят в различных соотношениях. Это и определяет функциональные особенности мышц.

Поэтому одни мышцы могут при работе проявлять большую силу при незначительном напряжении и долго не утомляться, другие отличаются быстротой сокращения, сильно напрягаются и быстро утомляются. Например, у человека к быстрым сокращениям и к длительной работе способны ряд мышц голени, бедра, плеча, а мышцы туловища сокращаются более медленно, противостоят утомлению и способны к длительной работе умеренной интенсивности. Эти примеры подтверждают, что приспособленность организма к различным видам движения имеет сложную и специфическую основу.

Основу приспособленности организма к различным видам движения составляют его анатомо-морфологические особенности, а также приспособленность физиологических механизмов к регуляции и координации функций.

Как мы уже знаем, основу всех видов адаптации организмов к условиям среды составляют биохимические процессы в тканях и клетках. Именно они обеспечивают все жизненно важные функции на молекулярном уровне.



Каков биохимический механизм адаптации организма к повышенной мышечной деятельности?

При всем разнообразии и отличиях в строении мышц животных и человека, тонкая структура мышечной ткани и ее химический состав практически не отличаются.

Вспомним, что химизм мышечного сокращения во всем живом мире – от амебы до человека – един и припомним, как он осуществляется.

Мышечное сокращение является следствием взаимодействия сократительного белкового комплекса актомиозина с АТФ. При этом химическая энергия, заключённая в фосфатных связях АТФ, переходит в механическую энергию, за счёт которой и совершается работа.

Учтём, что в покоящейся мышце актомиозин отсутствует, в мышечных фибриллах имеются отдельно тонкие нити белка актина и толстые нити белка миозина.


Рис. Схема мышечного волокна.
Обратим внимание (это важно для понимания биохимической адаптации мышц к повышенной деятельности) на то, что в отличие от актина, белок миозина содержит –HS группы, наряду с аминогруппами и др. активными группами аминокислот.

АТФ также имеется в покоящейся мышце. Иначе говоря, в покоящейся мышце присутствуют все «потенциальные участники» процесса сокращения мышцы. Возникает вопрос: почему мышца на сокращается постоянно?


Рис. опыт.
Оказывается, мышца не сокращается до тех пор, пока не придет двигательный нервный импульс. Это означает, что до прихода двигательного нервного импульса не образуется актомиозин и отсутствует взаимодействие с АТФ. В чем сущность этого взаимодействия? Ответ на этот вопрос был получен в 1939 г. в классическом опыте В.А. Энгельгардта.
В раствор, содержащий необходимые ионы, опустили миозиновую нить и к ней прикрепили небольшой груз. (Рис. А)


Портрет В.А.Энгельгардта.


Затем в раствор добавили АТФ (Рис Б), миозиновая нить сократилась и подняла груз, т.е. была совершена работа. При этом уменьшилось количество АТФ в растворе, а появилась АДФ и фосфат-ионы, т.е. произошло взаимодействие АТФ с миозином.

АТФ и Миозин образовали АДФ и фосфат, а энергия, заключённая в фосфатной связи АТФ, была использована на совершение работы.

Поскольку все реакции в организме протекают при участии ферментов, то стало ясно, что миозин – это не только сократительный белок мышцы, он в то же время обладает свойствами фермента. Было установлено, что способность расщеплять АТФ – атфазная активность – связана с наличием в миозине –HS групп, которые и являются активными центрами фермента.

Миозин является не только сократительным белком, но также ферментом, расщепляющим АТФ.

Расщепление АТФ при взаимодействии с –HS группами миозина является непосредственной причиной обусловливающей мышечное сокращение.

Выяснилась и роль двигательного нервного импульса. С его приходом в мышцу происходит перераспределение ионов в мышечном волокне. Благодаря этому, разобщенные ранее АТФ и –HS группы миозина вступают во взаимодействие. Один двигательный импульс вызывает одиночное мышечное сокращение. Для продолжения работы требуется дальнейшее их поступление.

Спортсмены хорошо знают, что такое «разминка», которую проводят перед началом занятия. После периода двигательной активности мышца реагирует на двигательные импульсы быстрее, чем после периода покоя. Это объясняется тем, что в начале работы начинается окисление глюкозы и образуется молочная кислота, что способствует передвижению ионов – мышца становится более чувствительной к нервным импульсам и существенно сильнее реагирует на последующие сигналы.

Расслабление мышцы – также активный процесс, требующий затраты АТФ. Однако теперь АТФ расходуется для «дорабочего» перераспределения ионов. Если АТФ недостаточно, что бывает в переутомленной мышце, то мышца не может расслабиться.

Следовательно, биохимический механизм адаптации организма к мышечной деятельности обусловлен свойствами сократительных белков мышц (актина и миозина) и механизмами энергетического обеспечения работающих мышц.

Как происходит энергетическое обеспечение работающих мышц?

Поскольку АТФ при мышечной деятельности непрерывно расходуется, то она должна постоянно возобновляться. Запасы АТФ в мышце малы – их хватило бы всего на 2-3 секунды работы. Почему содержание АТФ в мышцах так невелико? Это вполне объяснимо, поскольку АТФ расходуется не только на мышечную деятельность, но и на синтезы всех веществ в организме, на работу других функциональных систем. Потребность в АТФ и многообразии путей ее использования в организме координируются и регулируются: организм как бы «направляет» АТФ в самые «горячие точки». Иначе говоря, во время активного функционирования мышц, АТФ в большей степени обеспечивает их работу, а остальные процессы в это время заторможены, они получают меньшее количество энергии, требуемое для их поддержания.

Однако, в организме все же имеется механизм некоторого «запасания» богатых энергией фосфатных связей. Происходит это следующим образом: В мышцах имеется вещество креатин. Оно способно присоединять богатый энергией остаток фосфорной кислоты от АТФ, при этом оно превращается в эфир креатинфосфат, а во время работы мышц отдает фосфат на «экстренное» образование АТФ. Таким образом, обеспечиваются энергией первые моменты начала работы. Эта реакция протекает очень быстро и это есть – первый по времени путь возобновления (т.е. ресинтеза) АТФ в работающей мышце. Поскольку запасы креатинфосфата в мышцах ограничены, такой путь ресинтеза АТФ может осуществляться очень недолгое время. Он характерен для кратковременных интенсивных физических нагрузок (рывок со старта, подъем штанги и т.п.).

Далее ресинтез АТФ происходит за счет углеводных ресурсов организма. Они обычно достаточно велики (в виде гликогена печени и мышц) и, к тому же, на стадии гликолиза протекают в отсутствие кислорода. Этот путь является преобладающим при спортивных упражнениях максимальной интенсивности, когда имеет место резкое несоответствие между возросшей потребностью организма в кислороде и ограниченными возможностями его поступления. Например, бег на 100 метров осуществляется на 95% за счёт гликолиза, при беге на 400 метров – на 65%. Однако этот бескислородный (т.е. анаэробный) путь является энергетически мало эффективным, поскольку в этом процессе не происходит полного окисления глюкозы. К тому же накапливаются недоокисленные продукты – молочная и пировиноградная кислоты. Они затормаживают процесс гликолиза и организм вынужден перейти на третий путь – аэробное окисление, при котором АТФ образуется с участием кислорода (цикл Кребса). Это – очень эффективный путь, имеющий существенные преимущества перед гликолизом. Во-первых, в качестве веществ, подвергающихся окислению, используются остатки и углеводов, и липидов, и аминокислот. Во-вторых, он выгоден энергетически. Для ресинтеза одного и того же количества АТФ при гликолизе требуется 1г глюкозы, а при аэробном окислении – 0,08г глюкозы или около 0,03г жирных кислот, поскольку это процесс полного окисления веществ. В-третьих, конечные продукты аэробного окисления – углекислый газ и вода – не вызывают резких изменений внутренней среды организма и легко из него удаляются.

Обязательным условием аэробного окисления является хорошее снабжение организма кислородом, а, следовательно, имеет место при физических упражнениях средней и умеренной интенсивности.

Наконец, при мышечной деятельности, связанной со значительных степенях утомления, когда другие способы ресинтеза АТФ становятся затруднительными, АТФ образуется путем взаимодействия двух частиц АДФ с помощью фермента миоксиназы. 2АДФ + миоксиназа → АТФ + АМФ.

Этот путь не выгоден, т.к. из двух молекул АДФ образуется лишь одна молекула АТФ (50% - образно говоря – «издержки производства»). Этот путь является как бы «аварийным».

Биохимические изменения в организме под влиянием повышенной мышечной деятельности носят приспособительный характер к определенному виду деятельности.

Сравнительная характеристика путей ресинтеза АТФ при мышечной деятельности различного характера.






Пути ресинтеза

Условия снабжения организма кислородом

Характеристика мышечной деятельности

Оценка эффективности

1

Креатинфосфатный (использование креатинфосфата мышц)

Анаэробные

Кратковременные нагрузки большой интенсивности

Содержание креатинфосфата в мышцах невелико

2

Гликолиз (использование углеводов)

Анаэробные

Большая интенсивность

Энергетически мало эффективен. Ограничен продуктами неполного окисления углеводов.

3

Цикл Кребса (использование углеводов, жиров, белков)

Аэробные

Длительные нагрузки умеренной интенсивности

Энергетически эффективен, образуются конечные продукты – углекислый газ и вода

4

Миокиназная реакция (использование АДФ)

анаэробные

При утомлении

Энергетически не выгоден




  • Какие виды спорта вы любите больше других? Какими видами спорта занимались? Кого вы считаете наиболее выдающимися спортсменами нашего времени? Какие высшие рекорды в Большом Спорте вам известны? Когда и где состоялись первые Олимпийские Игры возрожденные со времен Древней Греции?

  • Каково происхождение термина – «Марафонский бег», какова дистанция марафонского бега, принятая программой Олимпийских Игр? Какое отношение он имеет к Греко-персидскому сражению, произошедшему 13 сентября 490г до н.э.?




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница