Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием направленной физической тренировки

Систематическая мышечная деятельность позволяет путем совершенствования физиологических функций мобилизовать резервы организма человека. Организм с более высокими морфофункциональными показателями физиологических систем и органов обладает повышенной способностью выполнять более значительные по мощности, объему, интенсивности и продолжительности физические нагрузки.

Особенности морфофункционального состояния разных систем организма, формирующиеся в результате двигательной деятельности, называют физиологическими показателями тренированности. Они изучаются у человека в состоянии относительного покоя, при выполнении стандартных нагрузок и нагрузок различной мощности, в том числе и предельных. Одни физиологические показатели менее изменчивы, другие более и зависят от двигательной специализации и индивидуальных особенностей каждого занимающегося.

К числу показателей тренированности в покое относят:

· изменения в состоянии центральной нервной системы, увеличение подвижности нервных процессов, укорочение скрытого периода двигательных реакций;

· изменения опорно-двигательного аппарата;

· изменения функции органов дыхания, кровообращения, состава крови и т.п.

Тренированный организм расходует, находясь в покое, меньше энергии, чем нетренированный. Понижение энергетических затрат при тренировке связано с соответствующим уменьшением количества сердечных сокращений, потребляемого кислорода и вентиляции легких.

Физиологические исследования, проводимые при работе на пределе функциональных возможностей организма, свидетельствуют, что со степенью тренированности спортсмена тесно связаны показатели максимального потребления кислорода. Особенно это отчетливо проявляется в тех видах спорта, которые предъявляют значительные требования к снабжению мышц кислородом и характеризуются высоким уровнем аэробных реакций.

Единство организма человека с внешней средой проявляется, прежде всего, в непрекращающемся обмене веществ и энергии.

Обмен веществ (метаболизм) – это сложный, постоянно протекающий, саморегулирующийся биохимический и энергетический процесс, связанный с поступлением в организм из окружающей среды различных питательных веществ, обеспечивающих постоянство химического состава и внутренних параметров организма, его жизнедеятельность, развитие и рост, размножение, способность к движению и адаптации к изменяющимся условиям внешней окружающей среды.

Обмен веществ представляет собой две взаимосвязанные противоположные составляющие одного процесса, протекающие одновременно, в результате которых, с одной стороны, происходит усвоение веществ, поступающих из окружающей среды и их биологическое превращение в потенциальную энергию (ассимиляция), а с другой, постоянный распад веществ и выведение из организма продуктов распада (диссимиляция).

Процесс обмена веществ регулируется нервно-гуморальным путем, т.е. системой и железами внутренней секреции, усиливая или тормозя гормонообразование и поступление гормонов в кровь.

В обменных процессах участвуют белки, углеводы, жиры, вода и минеральные соли. Важная роль в этих процессах принадлежит также витаминам, которые являются катализаторами обменных процессов.

Белки – необходимый строительный материал протоплазмы клеток. Они выполняют в организме специальные функции. Все ферменты, многие гормоны, зрительный пурпур сетчатки, переносчики кислорода, защитные вещества крови являются белковыми телами.

Белки состоят из белковых элементов – аминокислот, которые образуются при переваривании животного и растительного белка и поступают в кровь из тонкого кишечника.

Аминокислоты делятся на незаменимые и заменимые.

Незаменимыми аминокислотами называются те, которые организм получает только с пищей. Заменимые аминокислоты могут быть синтезированы в организме из других аминокислот.

В тканях и клетках непрерывно идет разрушение и синтез белковых структур. В практически здоровом организме взрослого человека количество распавшегося белка равно количеству синтезированного. Норма потребления белка в день для взрослого человека составляет 80-100 г. Если его поступает больше, то лишний белок идет на покрытие энергетических затрат организма.

Жиры (липиды) – источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток.

Как энергетический материал жир используется при состоянии покоя и выполнении длительной низко интенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной деятельности окисляются углеводы. Но через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько интенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается в результате расщепления жира.

Обмен жиров тесно связан с обменом белков и углеводов. Он регулируется центральной нервной системой. При повреждении некоторых ядер гипоталамуса жировой обмен нарушается и происходит ожирение организма или его истощение. Нервная регуляция жирового обмена осуществляется путем прямых воздействий на ткани (трофическая иннервация) или через железы внутренней секреции. В этом процессе участвуют гормоны гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез. При недостаточной функции гипофиза, щитовидной и половых желез происходит ожирение. Гормон поджелудочной железы – инсулин, наоборот, усиливает образование жира из углеводов, сжигая его.

Углеводы –главный источник энергии в организме человека. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество разносится по тканям и клеткам организма. В клетках глюкоза при участии ряда факторов окисляется до воды и углекислого газа. Одновременно освобождается энергия (4,1 ккал), которая используется организмом при реакциях синтеза или при мышечной работе. Углеводы делятся на простые и сложные.

Запасы углеводов особенно интенсивно используются при физической работе. Уменьшение содержания глюкозы в крови является одним из факторов, способствующих развитию утомления. Поэтому для успешного выполнения длительной и напряженной работы необходимо пополнять углеводные запасы организма.

Депонирование углеводов, использование углеводных запасов печени и другие процессы углеводного обмена регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции углеводного обмена имеет кора больших полушарий.

Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии, но без них не могут протекать обменные процессы.

Отношение общего количества потребляемой жидкости к общему количеству выделяемой жидкости называется водным балансом. Если количество потребляемой воды меньше количества выделяемой, то в организме человека могут наблюдаться различного рода расстройства его функционального состояния, так как, входя в состав тканей, вода является одним из структурных компонентов тела, находится в виде солевых растворов и обусловливает тесную связь водного обмена с обменом минеральных веществ.

Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуры белков, гормонов, ферментов. Общее количество всех минеральных веществ в организме составляет приблизительно 4-5% массы тела. Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и водой.

Исследования показывают, что даже при достаточном содержании в пище белков, жиров и углеводов, при оптимальном потреблении воды и минеральных солей в организме могут развиться тяжелейшие расстройства и заболевания, так как для нормального протекания физиологических процессов необходимы витамины.

К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относят к витаминам. Обычно их обозначают буквами латинского алфавита А, В, С, D, E, K, и др. К водорастворимым относятся витамины группы В, С, РР и др. Ряд витаминов являются жирорастворимыми.

Обмен веществ и энергии – это взаимосвязанные процессы. Ни один из этих процессов в отдельности не существует. За счет перехода одних видов энергии в другие и поддерживаются все жизненные функции организма. При этом общее количество энергии не изменяется. Соотношение между количеством энергии, поступающей с пищей, и величиной энергетических затрат называется энергетическим балансом.

Чтобы сохранять энергетический баланс, поддерживать нормальную массу тела, обеспечивать высокую работоспособность и профилактику различного рода патологических явлений в организме, необходимо при полноценном питании увеличить расход энергии за счет повышения двигательной активности, что существенно стимулирует обменные процессы.

Особое значение в регуляции обмена веществ принадлежит отделу промежуточного мозга – гипоталамусу. Разрушение этого отдела центральной нервной системы ведет к целому ряду нарушений жирового, углеводного и других видов обмена.

Гипоталамус регулирует деятельность важной железы внутренней секреции – гипофиза, который контролирует работу всех других желез внутренней секреции, а те, в свою очередь, выделяя гормоны, осуществляют тонкую гуморальную регуляцию обмена веществ на клеточном уровне. Различные гормоны (инсулин, адреналин, тироксин) направляют деятельность ферментных систем, которые регулируют обменные процессы в организме. Эта согласованная взаимосвязь осуществляется в результате взаимодействия нервной и гуморальной систем регуляции.

Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями, спортом оказывают значительное влияние на развитие и состояние сердечно-сосудистой и дыхательной системы.

При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина, обеспечивающее рост кислородной емкости крови; возрастает количество лейкоцитов и их активность, что повышает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям.

В процессе регулярных физических нагрузок происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца, наблюдаются положительные сдвиги в показателях работоспособности сердца таких, как частота сердечных сокращений, кровяное давление, систолических и минутный объем крови.

Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению тонуса их стенок. Умственная работа, так же как и нервно-эмоциональное напряжение, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже спазмам. Такая реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга.

Длительная напряженная умственная работа, не сбалансированная с активными движениями и с физическими нагрузками, может привести к стойкому повышению кровяного давления, которое, как правило, является главным признаком гипертонической болезни.

Во время мышечной работы для увеличения газообмена усиливаются функции дыхания и кровообращения. Совместная работа систем дыхания, крови и кровообращения по газообмену оценивается рядом показателей: частотой дыхания, дыхательным объемом, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, кислородным запросом, потреблением кислорода, кислородной емкостью крови и т.д.

Систематические занятия средствами физической культура и спортом не только стимулируют развитие сердечно-сосудистой и дыхательной системы, но и способствуют значительному повышению уровня потребления кислорода организмом в целом. Наиболее эффективно совместную функцию взаимоотношения дыхания, крови, кровообращения развивают упражнения циклического характера, выполняемые на свежем воздухе.