Б1.В.10 Спортивная биохимия (стр. 1 )

Министерство спорта Российской Федерации

Башкирский 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»

Уфа, 2015

УДК 577.1 (075)

ББК 28.072 я73

К 64

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.

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом Башкирского института физической культуры (филиала) ФГБОУ ВО «УралГУФК», протокол № 4 от 01.01.01 г.)

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»

© , 2015

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Содержание	3
Введение	4
Темы: 1 и 2.Химический состав мышечной ткани. Ультратонкое строение мышечной клетки. Механизм мышечного сокращения.	5
Тема 3. Биоэнергетика работающей мышцы	19
Тема 4. Биохимические изменения в организме при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности	30
Темы 5 и 6. Биохимические основы развития утомления. Биохимические процессы, проходящие в период отдыха	35
Тема 7. Биохимические основы адаптации к физической нагрузке. Биохимические основы правил построения тренировочного процесса	44 42
Тема 8. Биохимические основы скоростно-силовых качеств. Биохимические основы выносливости	49
Тема 9. Биохимический контроль в спорте	57

Самостоятельная работа студентов 70

Тема 10. Биохимические основы рационального питания

спортсменов 72

Примерный перечень вопросов к зачёту	78
Список рекомендуемой литературы	81
Перечень ключевых терминов	83

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).

Рис. 1. Ультратонкое строение мышечной ткани

Таблица 1.

Морфологическая, метаболическая и функциональная характеристики мышечных волокон

Характеристика	Тип волокон
МС	БСа	БСб
Включение в работу	малой интенсивности (на выносливость)	большой интенсивности (кратковременную)
Количество волокон на мотонейроне	10-180	300-800	300-800
Порог возбуждения мотонейронов	низкий	высокий	высокий
Размеры и количество миофибрилл	малые	большие	большие
Сеть капилляров	большая	средняя	низкая
Наличие митохондрий	много	много	мало
Запасы белка миоглобина	большие	средние	малые
Запасы гликогена	большие	большие	большие
Активность ферментов: - АТФ-азы миозина - окислительных ферментов митохондрий - гликолиза	низкая высокая низкая	высокая высокая высокая	высокая низкая высокая
Скорость сокращения	малая (110 мс)	большая (50 мс)	большая (50 мс)
Развитие силы	низкое	высокое	умеренное
Утомляемость	слабая	сильная	сильная
Выносливость	высокая	низкая	низкая
Способность накапливать кислородный долг	практически отсутствует	высокая	высокая
Содержание отдельных типов волокон в мышцах нижних конечностей человека, в %: - нетренированного - бегуна-марафонца - бегуна-спринтера	55 80 23	35 14 48	10 5 28

Из таблицы 1 видно, что разные типы мышечных волокон имеют разную скорость возбуждения, сокращения, утомления, а также отличаются механизмами энергообразования.