ЛЕКЦИЯ 2

Естественно - научные основы жизнедеятельности организма человека

  1. Основные свойства живого организма
  2. Принципы строения и функционирования органов и систем человеческого организма
  3. Оценка функции опорно-двигательного аппарата, систем кровообращения, дыхания, нервной и иммунной системы
  4. Обмен веществ и энергии - основа жизнедеятельности организма человека
  5. Влияние систематических занятий физическими упражнениями и спортом на организм человека.

Сущность физиологии физических упражнений и спорта.


Каждому человеку и Вам студентам в том числе необходимо знать не только функциональные особенности своего возраста но и то, какие изменения происходят в организме человека под влиянием систематических занятий физическими упражнениями и спортом. Эти знания позволят более эффективно и самое главное сознательно использовать средства и методы физической культуры, а также планировать величину тренировочных нагрузок в соответствии с возможностями вашего организма.

Медицинская наука при рассмотрении организма человека воспринимает его , прежде всего, как многоструктурную, многогранную микровселенную. Медицинская наука при рассмотрении организма человека и его систем исходит из принципа целостности человеческого организма, обладающего спосо бностью к самовоспроизведению, саморазвитию и самоуправлению. Организм человека - очень мудрая саморегулируемая система.

Целостность организма обусловлена структурой и функциональной связью всех его систем, состоящих из высокоспециализированных дифференцированных клеток, объединенных в структурные комплексы, обеспечивающие морфологическую основу для наиболее общих проявлений жизнедеятельности организма. Ведь в создании каждой клеточки, нашего тела, т.е. в молекуле ДНК, закодирована программа нормальной жизнедеятельности и функционирования всего человеческого организма. Поэтому, в первую очередь, необходимо создать благоприятные условия для самовосстановления организма.

Физиологическая регуляция процессов, протекающих в организме, весьма совершенная и позволяет ему постоянно приспосабливаться к изменяющимся воздействиям внешней окружающей среды.

Все органы и системы человеческого организма находятся в постоянном взаимодействии и являются, как мы отметили выше, саморегулирующей системой, в основе которой лежат функции нервной и эндокринной систем организма.

Взаимосвязанная и согласованная работа всех органов и физиологических систем организма обеспечивается нервными и гуморальными (жидкостными) и механизмами. При этом ведущую роль играет центральная нервная система (ЦНС), которая способна воспринимать воздействия внешней среды и отвечать на него адекватно, включая взаимодействие психики человека, его двигательных функций, в зависимости от условий внешней окружающей среды.

Отличительной особенностью человека является способность сознательно, созидательно и активно изменять как внешние природные, так и социально-бытовые условия своего существования с целью укрепления здоровья, повышения умственной и физической работоспособности.

Без знания строения человеческого тела, функциональных закономерностей деятельности человеческого организма в целом и отдельных его органов и систем, процессов жизнедеятельности, протекающих в условиях воздействия на организм человека естественных факторов природы, невозможно правильно организовать процесс физического воспитания.

В основе физиологии физических упражнений и спорта, учебно - тренировочного процесса по физическому воспитанию лежат естественные науки. В первую очередь, это анатомия и физиология. Обе науки практически неотделимы друг от друга и рассматриваются всегда вместе.

АНАТОМИЯ- наука, изучающая внешнюю форму и внутреннюю структуру иначе говоря морфологию человеческого организма. Она дает представление о строении и взаимном расположении различных частей организма, отдельных органов и тканей, выполняющих какую-либо функцию в процессе развития человека при взаимодействии.

ФИЗИОЛОГИЯ- наука, изучающая закономерности функционирования как целостного организма человека, так и его отдельных систем, органов, тканей, клеток, а так же о том, как интегрируются их функции с тем, чтобы регулировать среду организма.

Поскольку физиология характеризует функции структур нецелесообразно начинать его изучение не имея представление об анатомике.

Тело человека - удивительный механизм! В нём происходит бесконечное множество отлично координированных явлений, которые обеспечивают непрерывное осуществление сложных функций, таких, как зрение, слух, дыхание, обработка получаемой информации (мышление) без нашего сознательного усилия.

В течении столетий ученые изучали, как работает организм человека, как изменяются функции органов и их физиология, особенно при физических нагрузках.

Было установлено, что функционально все органы и системы организма человека находятся в тесной взаимосвязи и что активизация работы одного органа обязательно влечет за собой деятельности других органов.

Было установлено, что функциональной единицей организма является клетка- элементарная живая система, обеспечивающая структурное и функциональное единство тканей, размножение, рост и передачу наследственных свойств организма, состоящая из ядерного аппарата и внутриклеточного вещества - цитоплазмы, обладающей способностью к обмену с окружающей средой. Благодаря клеточной структуре организма возможно самовосстановление отдельных частей органов и тканей организма. У взрослого человека число клеток в организме достигает порядка 100 триллионов.

Ядро - важнейшая структура клетки, которая выполняет генетическую и метаболическую функции.

Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы.

Система клеток и неклеточных структур, объединенных общей физиологической функцией, строением и происхождением, которая составляет морфологическую основу обеспечения жизнедеятельности организма называется тканью.

Учитывая механизм обмена и связи клеток с окружающей средой, хранения и передачи генетической информации, обеспечение энергией, различают четыре основных типа тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. Эпителиальные клетки (ткань) образуют наружный покров тела - кожу, кроме того эта ткань покрывает слизистую оболочку внутренних органов. Поверхностный эпителий (кожа) защищает организм от влияния внешней среды. Эпителиальной ткани свойственна в высокой степени регенерация, то есть восстановление. Что касается соединительной ткани, то различают собственно соединительную ткань, хрящевую и костную ткани. Все они имеют довольно сложную структуру.

Наружный покров (эпителиальная ткань) - кожа - сложный орган, участвующий в терморегуляции организма, обменных процессах, сосудистых реакциях. Кожа является огромным рецепторным (чувствительным) полем, осуществляющим связь с окружающей средой, а также выполняющим дыхательную, выделительную и другие функции.

Поверхность кожи зависит от роста, пола, возраста и равна 1,5-2 м2.

Кожа состоит из двух слоев - поверхностного (эпидермиса) и глубокого (собственно кожа). Толщина эпидермиса на различных участках не одинакова от 0,8 до 4 мм. Поверхностный слой кожи (эпидермис) не содержит сосудов.

Собственно кожа состоит из волокнистой соединительной ткани, а также из волокон неисчерченной мышечной ткани. Толщина слоя колеблется от 0,5 до 5,0 мм. Около 95 % поверхностного слоя кожи покрыты волосяным покровом (волосами). В глубоком слое кожи содержится хорошо развита сосудистая сеть, которая может вмещает около 1/3 объема крови организма.

В коже свыше 2 млн. потовых желез, выделяющих на поверхность слоя в сутки от 600 до 800 и более грамм пота, который на 98-99 % состоит из воды. Число сальных желез порядка 250000, из которых около 25000 на поверхность эпидермиса выделяют жир (сало), около 20 г жира (сала) в сутки.

Глубокий (нижний) слой кожи переходит в подкожную основу. Подкожная основа в различных местах тела неодинакова. Наибольшие отложения особенно жировые наблюдаются в передней стенке живота, в районе грудных желез и на бедрах. Надо отметить, что при усиленной мышечной работе (физических нагрузках) подкожная основа значительно истончается.

Следует отметить, что с годами кожа теряет свою свежесть и красоту. Появляются морщины. Это закономерный результат старения кожи, избежать которого не возможно. Но у одних это происходит уже в 25 лет, а у других к 40-50 годам. В чем тут дело?

Первыми появляются так называемые "морщинки мимики" на лице возникают от смеха, прищуривания глаз, тогда когда хмурятся и гримасничают.

Происходит это за счет растяжения и ослабления эластичных волокон соединительных тканей. Избавиться от таких морщин сложно. Обычные косметические средства не помогают. Приходится прибегать к хирургическому вмешательству. Остальные морщины образуются только в результате старения кожи. Связано это с тем, что кожа, кроме эластичных волокон, имеет и коллагеновые волокна, образующие плотную сетку, которая поддерживает эластичность и упругость кожи, а также задерживает на поверхности кожи влагу. С возрастом количество коллагена уменьшается и кожа становится дряблой и морщинистой. Процесс регенерации кожи с возрастом замедляется, кожа тускнеет, становится шершавой и неровной. Этот процесс необратим. Но его можно замедлить если вести правильный образ жизни, исключив основные причины преждевременного старения кожи:


Принципы строения и функции органов и систем человеческого организма


Выделение различных органов в организме в системе условно. Объясняется это тем, что они функционально взаимосвязаны между собой. Основные системы человеческого организма, которые мы с вами рассмотрим:

Любая двигательная, в том числе и спортивная деятельности совершается при помощи мышц за счет их сокращения. Поэтому строение и функциональные возможности мускулатуры необходимо знать всем людям, но в особенности тем, кто занимается физической культурой и спортом. На долю мышц приходится значительная часть сухой массы тела человека. У женщин на мышцы приходится от 30 до 35% общей массы тела, а у мужчин 40-50 % соответственно. Специальной силовой тренировкой можно значительно увеличить мышечную массу. Физическое бездействие наоборот, приводит к уменьшению мышечной массы и очень часто - к увеличению жировой массы.


Структура и функция мышечной ткани.


Мышцы осуществляют двигательную функцию организма как в целом, так и отдельных его частей. Мышечная ткань - это группа тканей организме, обладающих сократительными свойствами. Любое движение человека от моргания глазами до марафонского бега зависит от адекватности функционирования мышц.

Любое усилие, в том числе и спортсмена, осуществляется благодаря мышечному сокращению. При сокращении мышцы укорачиваются, и через свои эластичные элементы - сухожилия осуществляют движение частей тела. Они участвуют в сокращении сердца, в прохождении пищи через кишечно-желудочный тракт, в движении любой части скелет нашего тела. Всего в организме человека около 400 мышц, но только три типа мышц, которые выполняют бесконечное множество функций мышечной системы, деятельность которых регулируется ЦНС.

Различают мышечную ткань не исчерченную (гладкую) и исчерченную (поперечно-полосатую), последняя, в свою очередь, подразделяется на сердечную и скелетную.

Гладкие мышцы входят в состав внутренних органов человека и относятся к непроизвольно сокращающимся, поскольку изменение их тонуса не контролируется нашим сознанием. Гладкие мышцы располагаются в стенках большинства кровеносных сосудов, обеспечивая их сужение и расширение и тем самым регулируя кровоток. Скорость сокращения гладкомышечной клетки (мышечное волокно) в 100 и более раз меньше, чем в скелетных мышцах. Благодаря этому они хорошо приспособлены для длительного сокращения без утомления и с незначительными энергозатратами .

Сердечная мышца находится только в сердце, составляя большую часть его структуры. Имеет некоторые общие свойства со скелетной мышцей, но не находится под нашим сознательным контролем. Сердечная мышца саморегулируется, но "настраивается" (находится под влиянием) нервной и эндокринной системами.

Всего в организме человека более 215 пар скелетных мышц. По своей структуре они достаточно сложны, т.к. состоят из множества мышечных волокон длиной 10-12 см, в отдельных случаях до 35 см, диаметр которых колеблется от 10 до 80 микрон. Состав различных мышц человека различается по количеству двигательных единиц (ДЕ). Одна ДЕ может генерировать от нескольких мышечных волокон до 500-2000. Каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл. Мышцы, выполняющие "тонкую" работу (глаз, пальцев рук), обладают большим количеством ДЕ (1500-3000), но состоят они из малого количества миофибрилл (8-50). Мышцы ног или спины, требующие большой силы, имеют меньшее количество ДЕ.

В каждую мышцу входит нерв, распадающийся на тонкие и тончайшие ветви. Нервные окончания доходят до отдельных мышечных волокон, передавая им импульсы (возбуждение), которые заставляют их сокращаться. Мышцы на своих концах переходят в сухожилия, через которые они передают усилия на костные рычаги. Сухожилия также обладают упругими свойствами, и классифицируются как последовательный упругий элемент мышцы. Сухожилия обладают большой прочностью на растяжение (~7000 Н/см2), в то время, как мышечная ткань (60 Н/см2). Наиболее слабыми и поэтому часто травмируемыми участками мышцы, являются переходы мышцы в сухожилия. Поэтому перед каждым тренировочным занятием, необходима хорошая предварительная разминка.

Мышцы в живом организме человека, образуя рабочие группы, как правило, работают скоординировано (согласовано) в пространственно-временных и динамико-временных отношениях. Такое взаимодействие называется мышечной координацией. Чем больше количество мышц или групп принимает участие в движении, тем сложнее движение и тем больше энергозатраты, и тем большую роль играет межмышечная координация для повышения эффективности движения. Более совершенная межмышечная координация приводит к увеличению проявляемой силы, быстроты, выносливости, гибкости. Каждое координированное движение выполняется посредством приложения мышечной силы, которое осуществляют

Мышечное сокращение (активный процесс) носит название импульс двигательного нерва. Существуют три типа мышечных сокращений:

Сила сокращения мышцы зависти от площади поперечного сечения мышцы, от величины площади ее прикрепления к кости, от направления развиваемого мышцей усилия, а также от длины плеча приложения силы.

В процессе сокращения мышцы участвует одновременно лишь часть мышечных волокон, остальные в это время выполняют пассивную функцию. Поэтому мышцы могут совершать длительное время работу, однако, постепенно они теряют свою работоспособность и наступает утомление мышц.

Все мышцы пронизаны сложной системой кровеносных сосудов. Протекающая по ним кровь снабжает их питательными веществами и кислородом.

В результате физических тренировок объем и сила мышцы значительно возрастает (в 1,5-3 раза), а скорость сокращения и сопротивляемость к неблагоприятным факторам повышается в 1,5-2 раза, что приводит к возрастанию прочности сухожилий под влиянием мышечных усилий. Это, в свою очередь, способствует повышению вегетативных функций организма, которое проявляется в росте минутного объема сердца в 2-3 раза; и объема легочной вентиляции в 1,5-2 раза.


Опорно-двигательный аппарат (система).


Непосредственными исполнителями всех движений человека являются мышцы. Однако, только сами по себе они не могут осуществлять функцию движения человека. Механическая работа мышц осуществляется через костные рычаги. Поэтому, рассматривая, как человек осуществляет свои движения, мы говорим об его опорно-двигательном аппарате, который включает три относительно самостоятельные системы: костную (или скелет), связочно-суставную (подвижные соединения костей) и мышечную (скелетная мускулатура).

Кости, хрящи и их соединения в совокупности образуют скелет, выполняющий жизненно важные функции: защитную, рессорную и двигательную. Кости скелета принимают участие в обмене веществ и кроветворении.

У новорожденного ребенка насчитывается около 350 хрящевидных костей, состоящих в основном из оссеина. По мере роста кости поглощают фосфат кальция и становятся твердыми. Этот процесс носит название кальцификации.

В организме взрослого человека насчитывается более 200 костей (206-209), в основу классификации которых положены форма, структура и функции костей. По форме кости делят на длинные, короткие, плоские или округлые, по структуре на трубчатые, губчатые и воздухоносные.

В процессе эволюции человека длина и толщина костей изменяется. Сначала происходит увеличение прочности и упругости костей за счет откладывания фосфата кальция в костной ткани. Упругость костной ткани в 20- раз превышает упругость стали. Этот процесс обусловлен химическим составом кости, т.е. содержанием в них органических и минеральных веществ и ее механическим строением. Соли кальция и фосфора придают костям твердость, а органические компоненты упругость и эластичность.

Активный процесс роста костей завершается в возрасте до 15 лет для женщин и 20 лет для мужчин. Тем не менее процесс роста и регенерации костной ткани продолжается на протяжении всей жизни человека.

Для поддержания этого процесса организму требуется постоянно пополнять запасы кальция, фосфора и витамина О.

При недостатке содержания кальция в крови, организм заимствует его из костной ткани, что в конечном итоге делает кости пористыми и ломкими.

С возрастом содержание минеральных веществ, в основном, карбоната кальция становится больше, это приводит к снижению упругости и эластичности костей, обуславливая их хрупкость (ломкость).

Снаружи кость покрыта тонкой оболочкой - надкостницей, плотно соединяющейся с костной тканью. Надкостница имеет два слоя. Наружный плотный слой насыщен сосудами (кровеносными и лимфатическими) и нервами, а внутренний костеобразующий слой, содержащий особые клетки, которые способствуют росту кости в толщину. За счет этих клеток происходит и срастание кости при ее переломе. Надкостница покрывает кость почти на всем ее протяжении, за исключением суставных поверхностей. Рост костей в длину происходит за счет хрящевых частей, расположенных на краях.

Суставы обеспечивают подвижность сочленяющихся костей скелета. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща, что обеспечивает скольжение суставных поверхностей с малым трением.

Каждый сустав полностью заключен в суставную сумку. Стенки этой сумки выделяют суставную жидкость - синовии,- которая выполняет роль смазки. Связочно-капсульный аппарат и окружающие сустав мышцы укрепляют и фиксируют его.

Основными направлениями движения, которые обеспечивают суставы является: сгибание - разгибание, отведение - приведение, вращение и круговые движения.

Скелет взрослого человека весит около 9 кг и делится на скелет головы, туловища и конечностей. Он состоит из 86 парных и 34 непарных костей. Ограничимся кратким ознакомлением с ними.

Скелет головы называется черепом, который имеет сложное строение. Кости черепа делятся на две группы: кости черепа и кости лица.

В черепе находится мозг и некоторые сенсорные системы: зрительная, слуховая, обонятельная.

Кости лица образуют остов, на котором размещаются начальные отделы дыхательной и пищеварительной систем. Все кости черепа соединены между собой неподвижно, за исключением нижней челюсти, которая соединяется с помощью подвижных суставов.

Верхняя часть черепа образована лобной, теменной, затылочной и височной костями. Внутренняя поверхность приспособлена для размещения головного мозга и органов чувств. На лице хорошо видны носовые кости, ниже которых расположена верхняя челюсть. Форму лица определяет соотношение между скуловыми костями и длиной лица. От этого соотношения оно может быть длинным, узким, коротким или широким.

При занятиях физическими упражнениями и спортом большое значение имеет наличие опорных мест черепа - контрфорсов, которые смягчают толчки и сотрясения при беге, прыжках, спортивных играх.

Непосредственно, с туловищем череп соединяется с помощью двух первых шейных позвонков.

Особо следует сказать о скелете туловища, который состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночный столб состоит из 24 отдельных позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных), крестца (5 сросшихся позвонков) и копчика (сросшиеся 4-5 позвонков).

Соединение позвонков осуществляется с помощью хрящевидных, упругих, эластичных межпозвонковых дисков и суставных отростков. Каждый позвонок состоит из массивного тела в виде дуги с отходящими отростками. Межпозвоночные диски увеличивают подвижность позвоночника. Чем больше их толщина, тем выше гибкость. Если изгибы позвоночного столба выражены сильно (при сколиозах) подвижность грудной клетки уменьшается. Плоская или округлая спина (горбатая) свидетельствует о слабости мышц спины (обычно это у подростков и молодых людей). Коррекция осанки проводится общеразвивающими, силовыми упражнениями, упражнениями на растягивание и плавание.

Наиболее подвижными являются шейные позвонки, менее подвидные грудные. При всей своей прочности позвоночник является относительно слабым звеном скелета.

И, наконец, в основной скелет входит грудная клетка, которая выполняет защитную функцию для внутренних органов и состоит из грудины, 12 пар ребер и их соединений. Пространство ограниченное грудной клеткой и диафрагмой, отделяющей брюшную полость от грудной называется грудной полостью.

Ребра представляют собой плоские дугообразно-изогнутые длинные кости, которые при помощи гибких хрящевидных концов прикрепляются подвижно к грудине. Все соединения ребер очень эластичны, что имеет важное значение для обеспечения дыхания. В полости грудной клетки расположены органы кровообращения и дыхания.

В процессе эволюции человека его скелет подвергался значительным изменениям. Верхние конечности стали органами труда, нижние конечности сохранили функции опоры и движения. Кости верхних и нижних конечностей иногда носят название добавочного скелета.

Скелет верхней конечности состоит из плечевого пояса (2 лопатки, 2 ключицы). Руки в плечевом суставе имеют высокую подвижность. Так как его конгруэнтность незначительна, а капсула сустава тонкая и свободная, связок почти нет, то возможны частые вывихи и повреждения, особенно привычные. Плечевые .кости (2) через локтевой сустав соединяется с предплечьем (2), в состав которого входят две кости: локтевая и лучевая. Кисть имеет ладонную и тыльную поверхности. Костная основа кисти состоит из 27 костей. Непосредственно к предплечью примыкает запястье (8 костей), образуя лучезапястный сустав. Середина кисти составляет пястье (5 костей) и фаланги 5 пальцев. Всего верхние конечности имеют 64 кости.

Скелет нижней конечности состоит из 2х тазовых костей. Таз образован сращиванием трех костей - подвздошной, седалищной и лобковой.

В месте сращивания всех трех тазовых костей образуется суставная впадина, в которую входит головка бедренной кости, образуя тазобедренный сустав. Всего в скелет нижней конечности входит 62 кости.


Влияние двигательной активности на плотность костей.


Костная масса зависит от механических факторов. Правильно организованные занятия и регулярные физические нагрузки и спорт приводят к повышению минералов в кости. Это приводит к утолщению коркового слоя костей, они становятся более прочными. Это имеет важное значение при выполнении упражнений, требующих высокой механической прочности (бег, прыжки и т.д.). Поэтому у спортсменов костная масса значительно больше, чем у людей ведущих малоподвижный образ жизни.

При помощи регулярных занятий физическими упражнениями можно замедлить и даже остановить процесс деминерализации костной массы и в определенной степени восстановить уровень минерализации костей.

Любые физические упражнения лучше, чем никакие. Поскольку кости реагируют повышением плотности на физические нагрузки, к которым они не привыкли. Нагрузки должны быть достаточно высокими.

Физические нагрузки способствуют увеличению мышечной силы, обеспечивающей устойчивость тела, а это снижает риск падений, а, следовательно, переломов кости. Даже при относительно коротких периодах бездеятельности кости начинают терять кальций, их плотность снижается.

Потребление кальция имеет большое значение для здоровых костей взрослого (старше 25 лет) человека.

Ежедневно рекомендуется потреблять 800 мг кальция.(зелень, овощи, молоко, йогурт, консервированный лосось и др.).

Но потребление кальция или его добавок мало эффективно без использования физических упражнений.

Неправильное построение тренировки может привести к перегрузке опорного аппарата. Однобокость в выборе физических упражнений также может вызвать деформации скелета.

Нарушения опорно-костной системы начинается обычно в возрасте 35 лет и особенно губительны для здоровья женщин, т.к. у них снижается содержание эстерогенов - гормонов, поддерживающих костную массу. От заболеваний костной системы страдают 5 млн. женщин. Среди мужчин число страдающих заболеваниями костной системы в 5 раз меньше.


Сердечно-сосудистая система. Структура и функции.


Деятельность всех систем организма человека осуществляется при взаимосвязи гуморальной (жидкостной) регуляции и нервной системы. ССС включает: сердце (насос), систему кровообращения (кровеносные сосуды, лимфатические сосуды), органы вырабатывающие особые клетки - форменные элементы и жидкостную среду (кровь). Все они выполняют многие функции, в том числе: транспортную, защитную, выделительную, обменную и гомеостатическую.

Транспортная - осуществляет непрерывную доставку кислорода и питательных веществ ко всем органам, тканям и клеткам, перемещает гормоны из эндокринных желез к целевым рецепторам;

Выделительная (выведение) - выводит из организма диоксид углерода и конечные продукты распада при обмене веществ;

Гомеостатическая - поддерживает температуру тела и давление в организме.

В зависимости от характера и состава циркулирующей в организме жидкости в организме ССС разделяют на кровеносную и лимфатическую.

Кровь играет важную роль в регуляции нормального функционирования организма.

Кровь - ярко-красная жидкость, объём которой в организме зависит от размеров тела, пола, степени физической подготовленности, обусловленной тренировками.

У людей со средним размером тела и средним уровнем физической подготовленности объём крови колеблется от 5 до 6 литров у мужчин и 4 - 5 литров у женщин (примерно 7 - 8 % массы тела).

Кровь - это разновидность соединительной ткани с жидким межклеточным веществом - плазмой (55 - 60 %общего объёма крови). При интенсивных нагрузках может снизится на 10 %. Плазма является сложной смесью, 55% которой, состоит из белков (7 - 9 %), углеводов, аминокислот, жиров (3 %), солей (0,9 %), гормонов, а 40- 45 % форменные элементы состоящие из эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. 99 % объёма форменных элементов - эритроциты 1 % лейкоциты и тромбоциты. Основной элемент плазмы вода (90 - 92 %), остальные белки и минеральные вещества. Благодаря наличию белков в крови вязкость ёё выше воды, примерно в 6 раз. Состав крови относительно стабилен.

Эритроциты - красные кровеносные тельце, имеющие форму двояковогнутых дисков размером 7-8 микрон в диаметре, 1-2 микрона толщину. Продолжительность жизни их 4 месяца. Самостоятельно передвигаться не способны. Двигаются в потоке крови под действием сердечной мышцы.

Во время занятий физическими упражнениями эритроциты могут разрушаться, в связи с изменением температурного режима (повышается температура тела).

Человеческий организм содержит около 30 триллионов эритроцитов. У взрослого мужчины в 1 мм3 крови содержится 5,4 млн. эритроцитов, а у новорожденных порядка 6 - 7 млн. эритроцитов.

Эритроциты в организме человека транспортируют кислород из легких по всем тканям растворяясь в плазме крови (в 1 л. плазмы растворяется всего 3 мл. кислорода). Кровь зависит от содержания гемоглобина в ней (красный пигмент). У мужчин в каждых 100 мл. крови содержится в среднем 14 - 18 г. гемоглобина, у женщин 12 - 16 г. Каждый эритроцит содержит около 250 млн. молекул гемоглобина, каждая из которых может связать 4 молекулы кислорода. Таким образом эритроцит способен связать около миллиарда молекул кислорода. Эритроциты образуются в клетках красного костного мозга. При низком содержании гемоглобина, снижается кислородно-транспортная способность ССС.

Насыщение гемоглобина кислородом (до 98 %) снижается при :снижении давления Рсо2, уменьшении артериального давления (рН), при повышении температуры тела.

Интенсивность доставки кислорода в сосудистую систему зависит от трех факторов:

При выполнении физических упражнений каждая из трёх составляющих претерпевает изменение. А именно, кровопоток усиливается, возрастает локальное мышечное усилие, что повышает кислотность в следствии образования лактата. В результате усиленного метаболизма (обмена веществ) повышается температура мышц и концентрация углекислого газа (диоксид углерода).

Лейкоциты - белые кровеносные тельца (клетки). Они далеко не так многочисленны, как эритроциты. В 1 мм3 крови взрослого человека содержится около 6-8 тысяч белых кровеносных клеток (шариков).

Основная функция лейкоцитов - защита организма от чужеродных возбудителей болезней. Особенностью лейкоцитов является способность их проникать к местам скопления микробов, проникающих из капилляров в межклеточное пространство, где они выполняют свои защитные функции. Продолжительность жизни их 2-4 дня. Одни из них погибают под действием бактерий, другие - проходят через эпителий пищеварительного тракта и удаляются из организма. Их число все время пополняется за счет вновь образующихся из клеток костного мозга, селезенки и лимфатических узлов.

Большое значение для сохранения здоровья человека имеют тромбоциты - кровяные диски, которые способствуют коагуляции (свертыванию) крови. Кровь свертывается вследствие разрушения тромбоцитов и превращения растворимого белка плазмы (фибриногена) в нерастворимый фибрин. Волокна белка вместе с кровяными клетками формируют сгустки, закупоривающие просветы кровеносных сосудов и образующие на поверхности ран корочки; это задерживает и прекращает кровотечение.

Под влиянием систематических тренировок увеличивается число эритроцитов и содержание гемоглобина в крови. Количество лейкоцитов и тромбоцитов при этом изменяются незначительно.

Исходя из выше изложенного, функции крови:


Сердце


Сердце - центральный орган системы кровообращения. Сердце представляет собой полый четырех камерный мышечный орган, состоящий из двух предсердий - принимающие камеры, двух желудочков, выполняющих роль насоса, расположенный в грудной полости прямо под грудиной. Сердце разделено вертикальной перегородкой на две половины - левую и правую. Сердце окружено прочным соединительным мешком - перикардом.

Толщина стенок предсердий составляет 2 - 3 мм, тогда как толщина правого желудочка 5 - 8 мм, а левого 10 - 15 мм. Объем сердца, который у человека в среднем весит около 300 гр. (0,5% от массы тела), обусловлен объемом его полостей и толщиной стенок. У мужчин этот объем составляет 700 - 800 см3. У спортсменов этот показатель значительно выше (около 1000 см3). Надо отметить, что ежедневно сердце перекачивает более 15000 литров крови.


Кровеносные сосуды. Система кровообращения.


Существующая в человеческом организме система кровеносных сосудов состоит из: артерий, артериол, капилляров, венул и вен. Протяженность системы кровеносных сосудов около 100000км. Артерии и вены отличаются друг от друга только направлением движения кровотока в них.

Артерии - это самые крупные и эластичные сосуды с хорошо развитой мышечной оболочкой, по которым кровь движется от сердца к артериалам, а от туда в капилляры, самые мелкие сосуды, число которых составляет 240000 на 1 см2, общая длина их равна 10 000км. Толщина капилляров равна толщине одной клетки. Именно в капиллярах осуществляется газовый обмен между кровью и тканями.

Рассматривая систему кровообращения необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство.

Кровь в организме человека движется по замкнутой системе, в которой выделяются две части - большой и малый круги кровообращения (см. рис. 1).

Капиллярная кровь начинает свое движение по венулам после того, как произошел газообмен между углекислым газом и кислородом. Обогащенный кислородом и питательными веществами она начинает свое движение по венам к правому предсердию сердца, по дороге собирая продукты распада при обмене веществ. В правое предсердие поступает вся дезоксигированная кровь, которая проходя через правое атриовентикулярное отверстие попадает в правый желудочек, из которого кровь через раскрытый полулунный клапан перекачивается в легочные артерии, откуда поступает в левое и правое легкое. Таким образом правая часть сердца осуществляет легочную вентиляцию организма и представляет собой малый круг кровообращения.

Получив свежую порцию кислорода кровь покидает легочные вены (их у каждого легкого две) и возвращается в левое предсердие, куда поступает вся оксигированная кровь. Из левого предсердия через раскрытый левый митральный клапан кровь поступает в левый желудочек, аорту и затем в капилляры. Таким образом, замкнулся большой круг кровообращения.

В малом круге кровообращения артериальная кровь богата углекислым газом, а венозная кислородом. В большом круге кровообращения артериальная кровь богата кислородом, а венозная - углекислым газом.

Кроме малого и большого круга кровообращения сердце, как активная сердечная мышца, обладает своей собственной системой кровеносных сосудов необходимых для транспортировки питательных веществ и выведения продуктов метаболизма.

Артериальная кровь движется по сосудам от сердца под воздействием давления, которое носит название артериальное, оно создаётся сердечной мышцей в момент её сокращения.

На возвратное движение крови по венам оказывает влияние несколько факторов:

Кровоснабжение остальных частей организма, в основном, регулируется симпатической нервной системой, так как мышцы стенок сосудов, входящих в большой круг кровообращения насыщенны симпатическими нервами.

Стимуляция этих нервов заставляет сокращаться мышечные ткани сужая или расширяя сосуды, что обеспечивает адекватное артериальное давление крови.

Подводя итог, отметим:

  1. Кровь к сердцу возвращается по венам, чему способствует дыхание, сокращение мышц и наличие клапанов в кровеносной системе;
  2. Кровь перераспределяется по телу в зависимости от потребности отдельных тканей;
  3. Внесердечный контроль за распределением крови в организме осуществляет симпатическая нервная система.


Сердечный цикл.


Сердечный цикл с механической точки зрения включает расслабление (диастолу) и сокращение (систолу) всех четырех камер сердца. Во время диастолы камеры наполняются кровью. Во время систоы камеры сокращаются и выбрасывают свое содержимое. Фаза диастолы более продолжительная. Весь сердечный цикл при средней частоте сердечных сокращений (ЧСС) = 74 удара в мин. Длится 0,81 с. Длительность диастолы составляет 0,5 с. (62% всего цикла), систолы - 0,31 с. (38% всего цикла). С увеличением ЧСС временные интервалы пропорционально сокращаются. Один сердечный цикл представляет собой интервал времени между двумя систолами.

Собирательное название сердечной мышцы - миокард. Скорость циркуляции крови в организме практически одинакова всегда и равна 500 мм/с. В венах скорость крови равна 150 мм/с. Такая высокая работоспособность сердца объясняется высоким уровнем обмена веществ и чередованием циклов работы и отдыха каждого из его отделов. За сутки сердце перекачивает около 5 тыс. - 7 тыс. литров крови.

Имея поперечно-полосатую исчерченность сердечная мышца (миокард) все же существенно отличается от скелетной мышцы. Сердце и все кровеносные сосуды выстланы изнутри слоем гладких, тонких, уплощенных клеток - эндотелий, который препятствует свертыванию крови внутри кровеносной системы.


Аритмия сердца.


Время от времени возникают нарушения нормальной работы сердца - расстройство ритма сердечных сокращений - аритмия. Степень серьезности таких расстройств не одинакова.

Так замедление ЧСС (ниже 60 уд/мин) приводит к брадикардии, а увеличение ЧСС (в покое более 100 уд/мин) к тахикардии. При этом нарушается сердечный ритм, хотя сердце может работать нормально. Симптомы обоих видов аритмии - усталость, головокружение, потеря сознания.

Хуже когда имеет место желудочковая аритмия. Она приводит к мерцанию желудочков - они не перекачивают кровь. Это причина большинства летальных исходов.

Волну колебаний, распространяющуюся по эластичным стенкам артерий, в результате гидродинамического удара порций крови, выбрасываемой в аорту при сокращении левого желудочка называют частотой сердечных сокращений (ЧСС).

ЧСС взрослого мужчины в покое составляет 60-70 ударов в минуту, у женщин на 6-8 ударов больше, чем у мужчин. У спортсменов ЧСС в покое может достигать 35-40 уд/мин. Под воздействием физической нагрузки величина и сила сердечных сокращений увеличивается и при предельных соревновательных нагрузках нередко достигает величины 200 уд/мин.

Количество крови, выталкиваемое левым желудочком сердца (миокардом) в аорту при одном сокращении называется систолическим (ударным) объемом крови. В состоянии покоя этот объем составляет 60-80 мл. При физической нагрузке ударный объем увеличивается до 100 - 150 мл, у спортсменов до 180-200 мл.

Количество крови, выбрасываемое сердцем в покое за минуту называют минутным объемом крови. Минутный объем крови взрослого нетренированного человека равен 5-6 литров. При занятии физическими упражнениями минутный объем крови достигает 40 л.

Абсолютные значения величин ударного и минутного объема крови при физических нагрузках зависят от возраста, пола и физической подготовленности.

Величина сопротивления кровотоку в кровеносных сосудах, при каждом сокращении сердечной мышцы называется давлением крови, которые зависит от эластичности стенок сосуда. Давление, возникающее в артериях в момент сердечного сокращения (выброса крови) носит название систологического (или максимального) давления. Измеряется в плечевой артерии и составляет у молодых людей в среднем 115-125 мм рт. ст.

Давление, возникающее в артериях в момент расслабления сердечной мышцы (минимальное или давление между сокращениями) составляет 60-80 мм рт. ст.

Разница между максимальным и минимальным давлением называется пульсовым давлением. Оно составляет у здорового человека 30 - 50 мм рт. ст.

Чем выше давление крови, тем большее усилие должна прилагать сердечная мышца, чтобы вытолкнуть порцию крови в артериальные стволы, выходящие из сердца.

В течение суток давление может изменяться. При выполнении физической или умственной работе оно повышается, во время сна или отдыха - понижается. Стрессовые ситуации приводят к значительному повышению давления. В принципе же, чем ниже давление крови в организме, тем лучше здоровье человека. Стандартно "здоровым" давлением считают 140/90 мм. рт. ст. "Погранично" высоким140 - 160/90 - 95 мм. рт. ст. и опасным для здоровья давление выше 160/95 мм. рт. ст.

Сильное повышение давления приводит к гипертонии, а понижение приводит к гипотонии.

Следует отметить, что если вы страдаете гипертонией и физические упражнения вам запрещены, как вроде бы не приносящие пользы, все равно не отказывайтесь от физических нагрузок ибо они защищают вас от многих других заболеваний, связанных с гипертонией.

У физически подготовленных людей (спортсменов) при физических нагрузках давление может возрастать до 240 - 250 мм рт. ст. в результате повышения сердечного выброса.


Адаптационные реакции ССС на физическую (тренировочную) нагрузку.


Во время физической нагрузки происходят изменения в ССС, наиболее информативным параметром которой является частота сердечных сокращений. Кроме того резко возрастает потребность в кислороде у активных мышц, ускоряется метаболические процессы, возрос тает количество продуктов распада при обмене веществ, используется большее количество питательных веществ, повышается температура тела, увеличивается концентрация ионов водорода в мышцах и крови, что вызывает снижение давления крови в организме.

Увеличение ЧСС в начальный период выполнения физических нагрузок обусловлено, прежде всего, пропорциональным возрастанием интенсивности нагрузки и повышением систолического объема крови. Так происходит до начала периода крайнего утомление.

При переходе от состояния покоя (ЧСС перед выполнением физических нагрузок нельзя считать ЧСС в покое) к выполнению физической нагрузки кровь отводится от участков, где ее наличие необязательно под воздействием симпатической нервной системы и направляется на участки активно участвующие в выполнении физических упражнений.

При выполнении физических упражнений изменяется артериальное давление как систолическое, так и диастолическое, которые изменяются по разному. Систолическое - повышается, причем, пропорционально интенсивности нагрузки. Так, например, в покое давление 120 мм рт. ст. при повышении интенсивности упражнений (нагрузки) оно возрастает до 200 мм. рт. ст. и более. Это происходит за счет увеличения систолического объема крови на 40 - 60%от максимального значения. У нетренированных людей этот объем в покое увеличивается от 50(60 мл до 100-120 мл у спортсменов от 80 - 110 мл в покое до 160 - 200 мл при максимальной нагрузке.

При увеличении физической нагрузки увеличивается масса и объем сердца, а так же размер камер и мощность миокарда левого желудочка, что приводит к увеличению сердечного выброса при максимальных уровнях физической нагрузки. В покое сердечный выброс не изменяется. Активные мышцы при выполнении физических упражнений требуют большого количества кислорода. При физических нагрузках увеличивается число волокон мышц, число капилляров и, следовательно, возрастает кровоток. При этом меньше количество крови скапливается в венах и они меньше расширяются. Происходит перераспределение крови в организме.

Тренировка направленная на развитие выносливости улучшает кровоснабжение мышц, снижает артериальное давление в покое, снижает ЧСС. После месячной тренировки ЧСС обычно снижается на 20 - 40 ударов при субмаксимальной интенсивности физической нагрузки.

Во время физической нагрузки усиливается обмен веществ в организме, значение функции крови возрастает.

С возрастом способность ССС потреблять кислород и перемещать насыщенную кислородом кровь по всему организму, а также способность мышц эффективно утилизировать этот кислород снижаются. С практической точки зрения, способность потреблять и использовать кислород определяет способность человека выполнять физическую работу, бегать или ходить, подниматься по ступенькам, думать и, следовательно, жить полноценной жизнью. Способность использовать кислород обычно называют "потреблением кислорода" или "аэробной производительностью". Чаще всего потребление кислорода определяют его максимальным потреблением (МПК). Это достаточно надежный показатель эффективности совместной деятельности сердца, легких, кровеносных сосудов и мышц, а так же их состояния. Известно, что в год МПК снижается на 1%, достигая пикового значения к 20 годам, а половину пикового значения достигает к 80 годам. Такое снижение аэробной производительности с возрастом во многом является не результатом старения, а следствием образа жизни, в частности, увеличение массы тела и отсутствие физических нагрузок, что снижает функциональные способности ССС.


Факторы здоровья сердечно-сосудистой системыи системы кровообращения.


Для правильного функционирования системы кровообращения необходимо сильное сердце, сосуды, способные переносить достаточное количество крови и здоровая кровь. При отсутствии этих составляющих возникают серьезные осложнения со здоровьем. Ежегодно происходит 25% летальных исходов в результате инфарктов, вызванных утолщением артерий. Помимо инфарктов, нарушение кровообращения может послужить причиной кровоизлияния в головной мозг, заболеваний почек, варикозного расширения вен, тромбоза и ряда других заболеваний опасных для жизни.

Три основных фактора, затрудняющих кровообращение: повышенное кровяное давление (гипертония), повышенное содержание в крови триглицероидов и холестерола, зависящие непосредственно от питания и наследственной предрасположенностью и курение. Наличие всех трех факторов повышает степень риска в 6 раз и более, чем при наличии одного.

Чтобы обеспечить профилактику заболеваний необходимо следить за питанием, избегать курения и остерегаться стрессов, регулярно заниматься физическими упражнениями.


Лимфатическая система


Лимфатическая система представляет собой самостоятельную группу сосудов, играющую роль добавочного русла для оттока тканевых жидкостей в систему кровообращения.

Лимфатическая система отличается от кровеносной тем, что ее сосуды служат только для возвращения жидкости к сердцу. В лимфосистеме нет замкнутого круга, нет артерий, есть только система капилляров, в ней отсутствует орган, проталкивающий лимфу по сосудам. Для лимфатических капилляров характерна большая извилистость с образованием "озер" и "лагун". В местах слияния лимфатических сосудов образуются узлы называемые - лимфатическими узлами (подколенной, локтевой областях, подмышечной областях ).

Движение лимфы в лимфатической системе осуществляется в одном направлении - от тканей к сердцу в результате сокращения стенок лимфатических сосудов и пульсацией рядом лежащих артерий, а также благодаря существующей разнице давления лимфы, постепенно нарастающей к сосудам грудной полости, подсасывающему действию грудной клетки, а также сокращению скелетных мыщц и перестальтике внутренних органов лимфа продвигается от периферии к центру, где она впадает в вены через два крупных грудных протока.

В лимфососудах имеются клапаны, препятствующие обратному току лимфы. Лимфатические узлы представляют собой нечто вроде фильтров, где лимфа очищается от продуктов распада при обмене веществ и токсичных веществ при мышечном утомлении. В лимфоузлах лимфа участвует не только в кроветворении, но и в иммунологической защите. В них задерживаются и разрушаются микробы, продукты распада, активно протекает фагоцитоз. При нарушении циркуляции лимфы, её застое, возникают отёки. Тканевая жидкость и лимфа составляют около 1/4 массы тела.

Снабжение клеток тканей питательными веществами и кислородом из крови происходит через тканевую жидкость, заполняющую межклеточные пространства. Проникая в просвет лимфатических капилляров, тканевая жидкость изменяет свой химический состав, обогащается форменными элементами и таким образом превращается в лимфу. По своему качественному составу лимфа сходна с плазмой крови, которая содержит 93-96% воды и 4-7% плотных составных частей (3,5-4,5% белок, 0,7-0,8% солей, 0,4-0,9% жира и т.д.).

Самым большим разросшимся лимфатическим узлом является селезёнка. В лимфатических узлах формируются лимфоциты.

Даже беглое ознакомление с кровеносной и лимфатической системой показывает, что они взаимозависят и дополняют друг друга. Обе системы играют важную роль в организме и даже незначительный сбой в их работе, как правило, негативно сказывается на работу организма в целом.

По функциональному принципу нервную систему делят на соматическую и вегетативную, последняя регулирует работу внутренних органов: сокращение сердца, перестальтику кишечника, секрецию желез и т.д. Соматические нервы генерируют (воздействуют) на поперечно-полосатую мышечную структуру некоторых органов таких как: язык, глотка, гортань и др.


Дыхательная система.


Человек не может существовать без кислорода, который необходим для образования энергии, необходимой для осуществления различных видов жизненной активности. Дыхание - это комплекс физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислороды и выделение диоксида углерода (углекислого газа) из живого организма.

Дыхательная и ССС образуют эффективную систему транспортирования кислорода в ткани организма и выведения из них диоксида углерода.

Система транспорта включает четыре отдельных процесса:

Первые два процесса представляют собой внешнее дыхание, т. е. Обмен газов между легкими и атмосферной средой. Когда кровь поступает в ткани и происходит газообмен между кровью и тканями организма называется внутренним или тканевым дыханием.

Таким образом, внешнее и внутреннее дыхание связаны между собой системой кровообращения.

Легочная вентиляция, или просто дыхание, осуществляется путём перемещения воздуха в легкие и из них. Легочная вентиляция состоит из фазы вдоха и фазы выдоха. При этом используется респираторная система содержащая: нос, рот. Воздух, как правило, поступает в легкие через нос; рот используется только в том случае, если потребность в воздухе превышает количество, которое может попасть в легкие через нос.

Дыхательный аппарат, состоит из воздухоносных путей: полость носа, носоглотка, гортань, дыхательное горло, трахеи и бронхи, бронхиолы, затем воздух достигает самых маленьких респираторных единиц - альвеол. В организме 300 - 400 млн. альвеол. Суммарная поверхность которых достигает 100м2.

Полость носа в области лица дополняется наружным носовым ходом, основу которого составляют хрящи, препятствующие суживанию ноздрей при вдохе и предохраняющие верхушку носа от травм. Стенки наружного носового хода устланы мерцательным эпителием, который задерживает поступающую с воздухом пыль. Внутри носового хода происходи нагревание воздуха и его увлажнение. Поэтому дыхание через нос предпочтительно, т.к. при дыхании через рот воздух сразу поступает в глотку и из нее в гортань, не очищаясь и не согреваясь.

Вдох - процесс, в котором участвует диафрагма и внешние межрёберные мышцы. При вздохе воздух попадает в легкие, каждое из которых "подвешено" с помощью плевральных полостей, содержащих тонкий слой плевральной жидкости, которая снижает трение при дыхательных движениях. Легкие работают изолированно друг от друга. Каждое легкое имеет форму конуса. Со стороны, которого обращено к сердцу. В каждое легкое входит бронх, далее он делится на бронхиолы, образуя бронхиальное дерево. Брохиолы заканчиваются альвеолами, которые оплетены густой сетью капилляров, по которым течет кровь.

Выдох пассивный процесс, который включает расслабление дыхательных мышц.

При прохождении крови по легочным капиллярам и происходит газообмен, называемый диффузией. При газообмене:

Диоксид углерода "покидает" клетки в результате диффузии (газообмена) в ответ на изменение давления между тканями и кровью в капиллярах. В результате окислительного метаболизма (обмена) давления СО2, будет выше, чем в капиллярной крови. Поэтому, СО2 диффундирует из мышц в кровь и транспортируется в легкие, а затем выводится из организма.

Воздух, которым мы дышим, представляет собой смесь газов. 79,04 % азота (N2), 20,93 % кислорода (О2) и 0,03 % углекислого газа (диоксида углерода) (СО2). При дыхании в покое объем вдоха и выдоха равен в среднем 0,5 л (500 см3). Этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Если после нормального вдоха сделать максимальный выдох, то из легких выйдет еще 1,0-1,5 л (1500 см3) воздуха. Этот объем принято называть резервным. Количество воздуха, которое можно вдохнуть сверх дыхательного объема называют дополнительным объемом. Сумма трех объемов - дыхательного, дополнительного и резервного составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ), которая в значительной степени зависит от возраста, пола, роста, окружности грудной клетки, физического развития. У мужчин ЖЕЛ колеблется в пределах 3200-5500 см3, у женщин 2500-5000 см3. У спортсменов ЖЕЛ значительно выше 6000-6500 см3.

Более полной характеристикой дыхательной системы является так называемый жизненный показатель, являющийся результатом деления ЖЕЛ на массу тела. В среднем для молодого человека жизненный показатель составляет 50-60 см3/кг.


Адаптационные реакции дыхательной системы на тренировочные нагрузки


Как бы эффективно не функционировала ССС, снабжая достаточным количеством крови ткани, без адекватного функционирования дыхательной системы, обеспечивающей потребности организма в кислороде, не может быть и речи о высоком уровне выносливости.

Функционирование дыхательной системы не ограничивает мышечную деятельность, но подобно ССС дыхательная система претерпевает изменения в следствии тренировок.

Так объём и жизненная ёмкость лёгких мало изменяются под влиянием тренировок. ЖЕЛ - лишь слегка увеличивается. Остаточный объем (резервный) - слегка уменьшается. Общая емкость легких остается неизменной.

Тренировка, как правило, ведет к снижению частоты дыхания и в покое и при стандартной субмаксимальной нагрузке. При максимальных уровнях нагрузки частота дыхания обычно повышена.

Тренировка практически не влияет на легочную вентиляцию. Два фактора, обуславливающие увеличение максимальной легочной вентиляции: повышение дыхательного объема и возрастание частоты дыхания при макс. нагрузке.

Тренировка не влияет на легочную диффузию - газообмен в авеолах - в покое при нагрузке. При максимальной нагрузке легочная диффузия повышается. Легочный кровоток возрастает, особенно в верхних участках легких, что приводит к возрастанию легочной диффузии.

Снижение кардиореспираторной выносливости с возрастом связано с ухудшением функций легких. С 30 лет происходит линейное уменьшение ЖЕЛ. Остаточный объем составляет 18 - 20 % общей емкости легких (в 20 лет), к 50 годам возрастает до 30 %. Этому способствует курение.


Факторы, влияющие на дыхательную систему


В начале жизни у человека имеется пару здоровых, чистых легких. На протяжении жизни многие люди сознательно или бессознательно наносят вред легким. Трудно переоценить ущерб наносимый человеком легким. ДС снабжает кислородом кровь, выводит газообразные отходы. Без кислорода клетки не могут функционировать. При снижении эффективности ДС замедляется скорость процессов в организме замедляется.

Основная причина поражения легких - табачный дым. Самыми опасными из 4000 веществ, входящих в состав табачного дыма, являются никотин и окись углерода.

Никотиновая зависимость превращает курение в устойчивую привычку.

Потребление никотина вызывает дополнительную секрецию гормонов адреналина, что в свою очередь повышает кровяное давление и сердцебиение.

В дыхательные пути городского жителя за сутки в среднем попадает 20 триллионов частиц чужеродных веществ (токсинов).


Нервная система, ее роль в жизнедеятельности организма. структура и функции


Мы рассмотрели, как мышцы, развивая усилия, производят натяжение кости, к которой они прикреплены, производя таким образом движения. Однако, этот процесс невозможен без участия нервной системы. Нервная система человека объединяет все системы организма в единое целое. Нервная система влияет на физиологию организма человека. Нервная система обеспечивает коммуникацию и координацию взаимодействий между всеми тканями организма и внешней окружающей средой.

Нервная система - одна из наиболее сложных систем организма человека. Функциональная организация нервной системы на рисунке.



Отдельные нервные клетки и их отростки называются нейронами создают сеть, по которой создаваемые ими электрические сигналы (импульсы) передаются к различным органам и тканям. Они носят название центробежные двигательные эффекторы.

Обычный нейрон состоит из тела (сомы) ,дендритов и аксона. Тело содержит ядро, а отходящие от тела отростки наз. дендритами и аксон. Нейроны содержат множество дендритов, чувствительных элементов, которые еще носят наз. рецепторы. Нейроны имеют один аксон, иногда носящий наз. нейромедиатор. Аксоны большинства двигательных нейронов покрыты миелиновой оболочкой - жиросодержащим веществом. Миелиновая оболочка не цельная, имеет просветы, поэтому ее проводимость не равномерна (это приводит к нарушению координации движений). Связь нейронов друг с другом осуществляется с помощью сигналов.

По топографическому принципу нервную систему делят на центральную и периферическую. К центральной нервной системе относят головной и спинной мозг. ЦНС содержит более 100 миллиардов нейронов. Головной мозг человека расположен в мозговой коробке черепа, а спинной мозг - в канале позвоночного столба.

По функциональному принципу нервную систему делят на соматическую и вегетативную, последняя регулирует работу внутренних органов: сокращение сердца, перестальтику кишечника, секреция желез и т.д. Соматические нервы и нервируют (воздействуют) на поперечно - полосатую мышечную структуру некоторых органов таких как: язык, глотка, гортань и др.

Головной мозг состоит из 4 участков: головной мозг, промежуточный мозг, мозжечок, ствол мозга. Головной мозг состоит из левого и правого полушария, соединенных друг с другом пучками волокон, которые с наружи покрыты тремя оболочками: твердой, сосудистой паутинной. Кора головного мозга (серое вещество) - центр сознания. В нем осуществляется мыслительные процессы, осознаются сенсорные стимулы.

Головной мозг состоит из пяти долей - четырех внешних и центральной. 1 - лобная доля - отвечает за общий интеллект и двигательный контроль; 2 - височная доля - слуховые сигналы и их интерпритация; 3 - теменная доля - общие сенсорные импульсы; 4 - затылочная, ответственная за зрительные импульсы.

Промежуточный мозг состоит в основном из таламуса и гипоталамуса. Таламус - это сенсорный интегративный центр. В него поступают все сенсорные сигналы, кроме запахов. Гипоталамус расположен над таламусом и обеспивает поддержание гомеостаза, регулируя внутреннюю среду тела, осуществляя - это через автономную нервную систему. Это и регулирование ЧСС, движение, дыхание, температуру тела, баланс жидкости, эмоции, чувство жажды.

Мозжечок находится позади ствола мозга. Поверхностный слой мозжечка образован серым веществом и осуществляет контроль, за движением.

Мозжечок активно участвует во всех процессах по выполнению быстрых и сложных движений. Он является интергративным центром. Ствол мозга состоит из среднего мозга, варолиевого моста и продолговатого мозга. Спинной мозг часть ствола мозга расположен внутри позвоночного канала (ствола) от затылочного отверстия до уровня 1 - 2 поясничных позвонков. Иногда носит название "нервный тяж". Между каждой парой смежных позвонков через межпозвонковые отверстия выходят спиномозговые нервы. Выполняющие чувствительную и двигательную функции, обеспечивая обмен информацией между головным мозгом и периферией.

Периферическая нервная система (ПНС), образована нервами отходящими от головного и спинного мозга. Она состоит из двух отделов: сенсорного и двигательного и включает 43 пары нервов (12 черепных и 31 спинномозговых).

Сенсорный отдел ПНС передает информацию. Сенсорные (афферентные) нейроны берут начало в кровеносных и лимфатических сосудах; внутренних органах: чувств (вкуса, запаха, зрения, слуха); коже, в мышцах и в сухожилиях.

Сенсорный отдел ПНС принимает информацию от 5 видов рецепторов:

Двигательный отдел переносит двигательные импульсы из ЦНС к мышцам.

Автономная нервная система, часть двигательного отдела. Обеспечивает контроль непроизвольных внутренних функций. Это ( ЧСС, артериальное давление, дыхание, кровоток ) и имеет два отдела: симпатический и парасимпатический. Обе нервные системы берут начало в различных участках спинного мозга. Их действия в основном антогоничны, однако всегда функционируют вместе.

Все отделы нервной системы связаны между собой и представляют единое целое. Работа нервной системы осуществляется через рефлексы, то есть ответной реакции организма на воздействие внешней среды. Путь, по которому идет возбуждение при рефлексе, называется рефлекторной дугой.

Рефлекторная деятельность составляет основу жизнедеятельности человека. Различают два вида рефлексов: безусловный (врожденный) и условный (приобретенный в процессе жизни).

Безусловные рефлексы обеспечивают первое приспособление организма к изменениям внешней и внутренней среды.

Условные рефлексы приобретаются в результате постоянного общения организма с внешней средой.

Деятельность нервной системы основана на двух взаимодействующих физиологических процессах: возбуждении и торможении.


Иммунная система


Иммунитет - шестой орган чувств, распознающий вирусы и бактерии, которые не способен, идентифицировать головной мозг, и преобразует эту информацию в гормоны, которые направляются к головному мозгу для активации иммунного процесса.

Иммунная система работает совместно с другими системами организма.

Какие это системы? Кожа, например, образует физическую преграду инородным веществам, дыхательная система, использующая эпителий, поджелудочная железа, вырабатывающая защитные ферменты и кислоты, которые попадая в желудок и кишечник, уничтожают болезнетворные микроорганизмы.

Эта система состоит из лимфатических узлов, белков крови называемых иммуноглобулинами и особых белых кровяных телец - лейкоцитов, а также органов, вырабатывающих эти клетки, и кровеносных сосудов, по которым осуществляется их транспортировка. Лимфоузлы, которые распологаются в районе важных, можно сказать стратегических, точках лимфососудов коленного, локтевого суставов, в подмышечной впадине, в паховой области, на шее, в грудной клетке и брюшной полости, осуществляют фильтрацию и очищение крови и во время болезни служат местом сбора клеток, уничтожающих микробы.

Иммуноглобулин ( антитела ) играет важную роль в поддержании нормального иммунитета. Антитела связывают чужеродные белки в безвредные для организма комплексы. Подсчитано, что в организме имеется 100 миллионов различных видов антител, каждому из которых отведена особая роль. Организм постоянно оказывает сопротивление клеткам - мутантам ( раковым клеткам ). Эти злокачественные клетки постоянно присутствуют в организме и иммунная система, как правило, их идентифицирует и уничтожает.


Факторы влияющие на состояние иммунной системы


Загрязненная окружающая среда в сочетании с неправильным питанием и вредными привычками, особенно курением, а также недостаток отдыха, могут снизить сопротивляемость организма болезнетворным бактериям, вирусам и другим факторам, ведущим к заболеваниям. Самым важным фактором для поддержания нормальной деятельности системы иммунной защиты является сбалансированная диета. Следует помнить, что организм не способен справиться с вредными воздействиями при нехватке ряда минеральных веществ. Витамины А, С и Е, являющиеся антиоксидантами и защищающие клетки от разрушительного воздействия процессов, протекающих в организме и неправильного образа жизни, в сочетании с микроэлементом селеном, предотвращают вступление молекул и клеточных образований в реакцию с кислородом, которая повреждает, буквально сжигает, клетку.


Эндокринная система.


В основе работы сложной саморегулирующей системы нашего организма лежат функции нервной и эндокринной систем. Человеческий организм имеет два вида желез - экзокринные железы, выделяющие особые продукты, секреты, по выводному протоку выводимые в венозную кровь, и эндокринные железы (железы внутренней секреции), вырабатывающие особые высокоактивные вещества, известные под названием гормоны, которые, поступая в кровь, лимфу, тканевую жидкость, под влиянием нервной системы оказывают воздействие на жизнедеятельность всего организма. К органам внутренней секреции относятся: гипофиз, шишковидное тело, щитовидная железа, паращитовидные железы, вилочковая железа (гимус), поджелудочная железа, надпочечники и половые железы (яичники и яички).

Вырабатываемые этими железами гормоны регулируют процесс роста и полового созревания организма, контролируют температуру и уровень эмоций; способствуют генерации энергии и восстановление поврежденных тканей.

Гипофиз - железа размером не более горошины, расположена на нижней поверхности мозга у основания черепа. Вырабатывает гормоны, стимулирующие деятельность щитовидной железы, надпочечников, регулирует рост организма, стимулирует деятельность молочных желез.

Избыточное содержание гормонов роста приводит к гигантизму, а недостаток - к остановке роста у детей. Гипофиз регулирует секрецию меланина, который "отвечает" за цвет кожи. Задняя доля гипофиза вырабатывает гормоны, регулирующие водный и жировой обмен. Шишковидное тело влияет на скорость полового созревания.

Щитовидная железа расположена на передней поверхности шеи, вырабатывает гормон, стимулирующий рост костей, усиливает обмен веществ в тканях, повышает возбудимость нервной ткани.

Паращитовидные железы (их четыре, небольшого размера). Прикрепленные к задней стенке щитовидной железы, регулируют обмен кальция и фосфора. Вилочковая железа является центром защитного механизма организма, большая часть ее клеток составляет лимфоциты, участвующие в обезвреживании попавших в организм ядовитых веществ. С возрастом уменьшается, поэтому люди пожилого возраста больше подвержены инфекционным заболеваниям.

Поджелудочная железа содержит клетки, вырабатывающие пищеварительные ферменты и гормоны инсулина и глюкагона. Инсулин помогает клеткам усваивать глюкозу, содержащуюся в крови, а глюкагон расщепляет жиры и белки, способствуя повышению содержания глюкозы в крови.

Надпочечники расположены на верхнем полюсе каждой почки, способствуют восстановлению организма после утомления, повышает работоспособность мышц, увеличивают стойкость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Мозговое вещество надпочечников вырабатывает гормон - адреналин, который усиливает обмен веществ, увеличивает расщепление гликогена в печени и мышцах, активизирует деятельность сердца. Особенно секреция адреналина усиливается в стрессовых ситуациях, заставляя организм работать на полную мощность.

Оптимальная функция желез внутренней секреции возможна в организме с богатым содержанием минералов и особенно микроэлементов.


Пищеварительная система.


Процесс превращения пищи в вещества, всасывающиеся в кровь и усваивающиеся организмом, называется пищеварением. В процессе пищеварения пища после физической и химической обработки преобразуется в энергию, необходимую для жизнедеятельности организма.

Уже в полости рта пища размельчается и перетирается зубами и обильно смачивается слюной, которая раздражает окончания вкусовых волокон и помогает образовать удобный для глотания комок. Слюна также очищает полость рта .

Пища, смоченная слюной, проталкивается языком в глотку. После акта глотания пищевой комок попадает в пищевод. Последовательные сокращения мышечных волокон кольцевых мышц глотки и пищевода проталкивают пищу по направлению к желудку. Такой процесс носит название перистальтика. В желудке пища превращается в массу под названием химус. Желудок представляет собой расширенный мешкообразный отдел пищеварительного канала. Стенки желудка состоят из трех слоев: наружный (соединительный), средний (мышечный) и внутренний (слизистая оболочка), в которой расположены многочисленные железы, выделяющие ферменты (пепсин) и соляную кислоту. Желудок заканчивается толстым мышечным кольцом, запирающим выход из желудка в тонкую кишку, начальной частью которой является двенадцатиперстная кишка (длиной 20 см). в нее открываются протоки поджелудочной железы и печени. В тонкой кишке заканчивается расщепление углеводов, белков и жиров. Поджелудочная железа осуществляет внешнюю и внутреннюю секреции.

Первая из них осуществляется выделением из многочисленных долек секрета - поджелудочного сока, который поступает в двенадцатиперстную кишку, способствуя химической переработке пищи.

Вторая - внутрисекреторная функция поджелудочной железы заключается в том, что она вырабатывает инсулин, который, поступая в кровь регулирует углеводный обмен, содержание сахара в крови и окисление глюкозы в тканях. Поджелудочная железа выделяет гормоны, способствующие утилизации жиров.

Самой крупной железой (вес до 2 кг) в организме человека является печень, которая располагается в верхней части брюшной полости под диафрагмой в правом подреберье и состоит из многочисленных долек, клетки которых постоянно синтезируют желчь, часть которой по капиллярам попадает в двенадцатиперстную кишку, а часть ее поступает в кишечник. В печени синтезируется гликоген, а также мочевина, которая через почки выводится наружу.

Процесс усвоения питательных веществ. Белки, углеводы и жиры ,сложные высокомолекулярные соединения, в нашем организме расщепляются на более простые составные части. Углеводы расщепляются на простые белки - на аминокислоты, а жиры - на жирные кислоты и глицерин.

Расщепление углеводов начинается в полости рта. Амилаза слюны воздействует на сложные углеводы. Этот процесс продолжается в желудке. Расщепление белков начинается только в желудке под воздействием соляной кислоты и фермента - пепсина.

Только незначительная часть аминокислот всасывается в кровь через стенки желудка. Большая часть этого процесса происходит в тонкой кишке, где на пищевую массу действуют соки поджелудочной железы, содержащие ферменты амилаза, трипсина и липаза. Амилаза расщепляет крахмалы, трипсин - белки, а липаза жирные кислоты и глицерин.

Помимо этих пищеварительных соков в процессе участвуют соки. Выделяемые стенками кишечника. Сюда же попадает желчь, вырабатываемая печенью, избыток которой скапливается в желчном пузыре. Она способствует перевариванию жиров. Печень - это не только орган пищеварения, но и орган обмена веществ. Печень всасывает и нейтрализует токсины и вредные вещества.

Около 90% питательных веществ всасывается кровью через стенки тонкой кишки. Поэтому становится ясно, как важно иметь здоровые печень и кишечник.

Существует целый ряд вредоносных воздействий на пищеварительный тракт. Это частое наполнение желудка, нерегулярное принятие пищи, спешное ее заглатывание, стрессы, наследственность и др. С возрастом количество вырабатываемой соляной кислоты снижается (от 35 до 45 лет).

Из тонкой кишки пища направляется в толстую кишку, длиной 1,5-2 м диаметром приблизительно 5 см. Толстая кишка состоит из трех основных частей: восходящей, поперечной и нисходящей. За счет перистальтики продукты распада (отходы) направляются в прямую кишку, а затем выводятся из организма. Процесс кишечного диализа/экскреции занимает от 12 до 24 часов. Как правило, чем меньше этот период, тем лучше.


Органы выделения, их функции.


Выделительные функции осуществляются многими системами организма:

желудочно-кишечным трактом, органами внешнего дыхания, почками, потовыми, сальными, слезными, молочными и другими железами, с помощью которых из организма удаляются продукты распада.

Одну из самых главных ролей в процессе выделения играют почки. Почки -это парный орган, расположенный по бокам позвоночного столба на уровне 12-го грудного и 2-го поясничного позвонков. Почки участвуют в регуляции водного и минерального обменов, обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (баланс) в организме и образуют биологически активные вещества, например, ренин, влияющий на уровень артериального давления.

Функционирование почек обеспечивается наличием в них разветвленной кровеносной системы. Через почки в сутки протекает до 1800 литров крови. Несмотря на то, что почки составляют 0,5% всего тела, они потребляют 8-10% кислорода, поступающего в организм.

К системе потовыделения относятся потовые железы, освобождающие организм от продуктов распада, образующихся при обмене веществ, они участвуют в поддержании осматического давления в организме, поддерживают постоянную температуру тела.

При повышении температуры окружающей среды резко увеличивается потоотделение. Даже находясь в состоянии покоя при t=60С человек за один час с потом теряет до 2,5 литров жидкости. Пот содержит 99% воды, минеральные соли (хлористый калий, натрий) и органические вещества (мочевину - продукт белкового распада, креатинин и др.). Выделение продуктов белкового распада облегчает деятельность почек.

Из-за потери вместе с потом большого количества солей при игре в футбол, баскетбол нередко наблюдаются судороги икроножных мышц. Из-за потери хлористого натрия при работе в "горячих" цехах в течение смены (50-б0ч.) рабочие пьют подсоленную воду.


Обмен веществ и энергии - основа жизнедеятельности организма человека.


Единство организма человека с внешней средой проявляется прежде всего в непрекращающемся обмене веществ и энергии. Под обменом веществ (метабобумом) принято понимать сложный постоянно протекающий, самосовершающийся и 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 адаптацию к изменяющимся условиям внешней окружающей среды.

Обмен веществ - это два взаимосвязанных противоположных процессов, протекающих одновременно, в результате которых происходит усвоение веществ, поступающих из окружающей среды и их биологическое превращение в потенциальную энергию (ассимиляция), а второй процесс, связанный с постоянным распадом веществ и выведение из организма продуктов распада (диссимиляция).

Эти процессы согласованы между собой и образуют целостную систему, обеспечивающую нормальную функциональную жизнедеятельность организма человека.

Процесс обмена веществ регулируется нервно-гуморальным (жидкостным) путем, то есть 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.

Так, например, на белковый обмен существенное влияние оказывает гормон щитовидной железы - тироксин; на углеводный обмен оказывает влияние гормон надпочечников - адреналин и гормон поджелудочной железы - инсулин; на жировой обмен влияют гормоны поджелудочной железы и щитовидной железы и др.

Общая интенсивность обменных процессов, в течение жизни меняется. Сразу после рождения человека скорость поступления в организм питательных веществ превышает скорость их распада. Это обеспечивает рост организма. К 17-19 годам различия в скорости процессов ассимиляции и диссимиляции постепенно сглаживаются, в организме к этому времени устанавливается динамическое равновесие между этими сторонами обменных процессов. С этого времени рост организма, по существу прекращается, но процесс ассимиляции все же преобладает. В возрасте от 25 до 60 лет в процессе обмена веществ наблюдается равновесие, при котором интенсивность процессов примерно равна. К старости в обменных процессах начинает преобладать диссимиляция, что приводит к снижению биосинтеза многих важнейших для жизнедеятельности организма веществ: .ферментов, структурных белков, легко доступных для использования источников энергии. Происходит снижение функциональных возможностей различных тканей, дистрофия мышц и снижение их силы, ухудшаются и качество нервной регуляции деятельности органов и систем организма.

Следует отметить, что на всех этапах жизни человека интенсивность обменных процессов достаточно высокая. Каждую секунду в организме разрушается огромное количество разных веществ и одновременно образуются новые вещества, необходимые организму. Так, например, в течение трех месяцев половина всех белков в организме обновляется. За пять лет учебы у студентов, например, ткань роговицы глаза обновляется 250 раз, а слизистая оболочка желудка до 500 раз.

Физическая тренировка может обеспечить некоторое преобладание процесса ассимиляции ряда веществ в организме над диссимиляцией, что приводит в конечном итоге к увеличению биосинтеза и накоплению сократительных белков, ферментов, энергетических субстратов и некоторых других веществ.

Качественно и количественно такие изменения зависят от величины и направленности физической нагрузки, методических особенностей самой тренировки и ряда других сопутствующих ей факторов.

При напряженной мышечной нагрузке резко возрастают энергозатраты организма и усиливается преобладание процесса диссимиляции. Из-за энергетического дефицита притормаживается активность процесса ассимиляции. Однако, после завершения физической работы происходит обратное переключение обмена на преимущественное обеспечение ассимиляционных процессов для восполнения истраченных энергетических субстратов, восстановления структурных белков и др. веществ, необходимых организму.

Общая интенсивность обменных процессов при этом возрастает, обеспечивая быструю обновляемостъ тканей, создавая предпосылки для повышенной функциональной активности. В этом заключается одна из важнейших сторон положительного влияния физических упражнений на организм человека во все периоды его жизни.

На интенсивность обменных процессов (ассимиляции и диссимиляции), кроме мышечной активности оказывают влияние и другие факторы: температура окружающей среды, температура самого организма, уровень солнечной радиации, ряд других физических факторов и экономических условий, качественный и количественный состав пищи и многое другое.

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. Человек получает энергию с потребляемой пищей и тратит энергию на работу внутренних органов и систем, на физическую и умственную работу.

При обеспечении энергетического равновесия (баланса) создаются нормальные в физиологическом отношении условия развития организма.

Энергетический баланс бывает положительным и отрицательным. Положительный энергетический баланс в значительной степени влияет на появление у человека избыточной массы тела (ожирение), при положительном энергетическом балансе развиваются и прогрессируют атеросклероз, гипертония и др. болезни.

Отрицательный энергетический баланс рассматривается как единый комплекс калорийно-белковой недостаточности, влияющей на возникновение и развитие тяжелых заболеваний таких, как элементарная дистрофия, маразм и др.

Об энергетических затратах судят по основному обмену, то есть по тому минимальному количеству энергии, которое расходуется организмом для поддержания жизнедеятельности в состоянии мышечного покоя. В состоянии покоя затраты энергии у человека составляют почти 5,25 к Дж/мин (1,25 ккал/мин). Неизбежность таких значительных энергозатрат для поддержания жизнедеятельности человека связана с относительно низким КПД преобразования энергии в организме человека.

Энергетические затраты человека делят на: регулируемые, нерегулируемые.

Первые в зависимости от воли человека и условий трудовой деятельности (например, занятия ФК и спортом) могут увеличиваться или уменьшаться. Определяющими тут выступают объем и характер мышечной работы. Чем больше физические затраты, тем выше расход энергии

(в покое энергозатраты 18-19 кал/кг мин медленный бег 100-120

настольный теннис, бадминтон 70-80, 90-110

волейбол 50-100, футбол 120-150 (200)

баскетбол 150-170 кал/кг-мин.)

К нерегулируемым видам энергозатрат относятся:

- расход энергии на основной обмен и поддержание необходимых условий жизнеобеспечения систем кровообращения, дыхания, сердечно-сосудистой системы и др.

Энергия основного обмена является достаточно постоянной величиной и в тоже время индивидуальна для каждого человека. Суточная величина основного обмена взрослого человека среднего роста, средней массы (до 70 кг) составляет около 1700 ккал для мужчин, для женщин весом до 55 кг - 1400 ккал.

На величину основного обмена оказывает влияние состояние ЦНС и интенсивность функции эндокринной системы, пол, возраст человека. Величина основного обмена у женщин на 5-10 % ниже, чем у мужчин, у пожилых людей ниже на 10-15 %, чем у молодых, у детей выше, чем у взрослых. Прием пищи влияет на повышение расхода энергии, что в свою очередь, влияет на повышение основного обмена.

Для оценки энергетических затрат используются как лабораторные, так и расчетные методы. Широко используются прямой и косвенный методы калориметрии, а также метод суточного хронометража затрат энергии.


Классификация источников энергии в организме.


Как положительный, так и отрицательный энергетический баланс, оказывает влияние на физическое состояние организма, а энергетические затраты организма зависят от характера и интенсивности выполняемой физической работы. В реальных условиях для того, чтобы мышцы могли длительное время поддерживать свою сократительную способность необходимо постоянное восстановление источников энергии. В качестве основных источников энергии в человеческом организме используются белки, углеводы и жиры.

Белки - это органические вещества, состоящие из аминокислот, которые являются основным "строительным" материалом для всего живого. Наши кости, мышцы, кожа, кровь, лимфа, клетки, ткани - все содержат белок. Часть белков производится самим организмом, а часть поступает с пищей. Запасы белков необходимо пополнять ежедневно. Организму вполне достаточно 0,8 гр на 1 кг веса тела. Белки незаменимое вещество для роста и развития организма. Количественная достаточность и биологическая ценность белка в пищевом рационе человека создает оптимальную среду организма, необходимую для высокой функциональной способности всех систем организма для повышения общей работоспособности и устойчивости к болезням.

Белки обеспечивают структурное построение и функции ферменов и гормонов, связанных с ростом, развитием и регенерацией клеток и тканей организма, выполняют защитные функции.

Белки участвуют в энергетическом балансе организма. Они имеют особое значение, когда пища, которую мы употребляем, содержит недостаточное количество углеводов и жиров.

Пищевые белки бывают животного и растительного происхождения. Животные белки в большом количестве содержатся в мясе, рыбе, сыре, яйцах, молоке; растительные содержатся в сое, орехах, различных крупах. В идеале мы должны потреблять растительного белка столько же, сколько животного, т.е. организму необходимо равновесие аминокислот.

Белковая недостаточность приводит к ряду морфологических изменений и функциональных нарушений в большинстве систем организма. Так существенные нарушения возникают в эндокринной системе (гипофизе, надпочечниках), нарушение работы печени и др. систем.

Потребность в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности, климатических и национальных особенностей и др.

К сожалению, большинство из нас потребляет белков больше, чем необходимо организму.

Повышают ли физические нагрузки потребности организма в белках? Да! Поскольку мышцы содержат белки и чем больше человек потребляет белков, тем мощнее станут его мышцы. Однако это не так. Только регунярные физические нагрузки могут увеличить объем мышц, их силу. Избыток в рационе питания белков отрицательно влияет на здоровье, повышая нагрузки на печень и почки. При больших физических нагрузках суточная потребность в белках возрастает до 170 грамм.


Углеводы


Это вещества, молекулы которых состоят из углерода, кислорода и водорода. Углеводы основная часть пищевого рациона. За счет углеводов обеспечивается около половины суточной энергетической нормы. Являясь основными поставщиками энергии, используемой в процессе мышечной деятельности, они в результате обмена веществ превращаются в глюкозу - важный энергетический источник для организма. глюкоза проходит через кровь и откладывается в форме гликогена в мышцах и печени. Углеводы играют важную роль в синтезе аминокислот, глюкопротинов и др. веществ.

Уровень глюкозы в крови ( то же самое, что и уровень сахара ) - это процентное содержание глюкозы в общем объеме крови носит название гликелия. Натощак он составляет 1 г. на 1 л. крови. Каждый грамм углеводов обеспечивает 4 ккал. энергии. Если углеводы (хлеб, мед, сладости, крупа и т.д.) потреблять натощак, то уровень сахара в крови сначала повысится (гипергликемия) в зависимости от типа углевода. Затем после того как поджелудочная железа выделила инсулин уровень сахара в крови падает, а затем возвращается к прежнему уровню (см. рис.).



Специалисты по питанию пришли к заключению, что углеводы надо подразделять по их так называемому гипергликемическому потенциалу, который определяется гликемическим индексом.

Гликемический индекс тем выше, чем выше гипергликемия. Чем сильнее гипергликемия определяемого вещества, тем больше гликемический индекс.

Отметим, что химическая обработка продуктов может привести к увеличению гликемического индекса (например, кукуруза - индекс 70, а кукурузные хлопья 85).

Существуют "плохие" углеводы, к ним относятся все, которые вызывают резкое повышение глюкозы в крови, что ведет к гипергликемии. В первую очередь это белый сахар, конфеты, пирожки. Иногда носят название "простые" углеводы. Они быстро усваиваются, заставляя поджелудочную железу выделять большое количество инсулина, который используется головным мозгом, почками, эритроцитами.

"Сложные" углеводы или "хорошие" расщепляются медленно, обеспечивая организм энергией длительное время. Кроме того они усваиваются частично, не вызывая значительного повышения сахара в крови. Это прежде всего фасоль, бобы, зелень, большинство фруктов и овощей.

При всех видах физического труда отмечается повышенная потребность в углеводах. Постоянство углеводов в организме достигается при условии достаточного их поступления в организм с пищей. Потребление углеводов в сутки составляет 400 - 500 г при усвояемости их от 85 до 98%. В организме углеводы накапливаются ограниченно и их запасы невелики. У глеводы тесно связаны с жировым обменом. Так при больших физических нагрузках, когда расход энергии не покрывается углеводами поступающими в организм с пищей, происходит образование углеводов (сахара) из жира организма. однако, чаще наблюдается обратное - за счет избыточного поступления в организм углеводов с пищей, образовываются жиры (липиды).


Жиры.


Жиры имеют сложные молекулы и в зависимости от происхождения делятся на две категории:

В зависимости от химической формулы жиры можно подразделить на две группы:

Липиды очень важны в питании, т.к. обладают высокой энергетической ценностью и в тоже время выполняют такие функции как:

Жиры, как энергетический материал, в обычных условиях используются только сердечной мышцей, 67 % потребляемого кислорода расходуется на окисление жировых кислот тканей. Жиры фактор сбережения белка в организме. Недостаточное поступление жира в организм может привести к нарушению ЦНС, к ослаблению иммунологических механизмов организма. Не потребление жиров может привести к заболеванию сердца. Средняя потребность взрослого человека в жирах составляет 80-100 г. в сутки, в том числе растительного масла 25-30 г.

Когда жиры (липиды) перемешиваются с "плохими" углеводами, обмен веществ нарушается, в результате чего большая часть липидов откладывается в организме в виде жира. Некоторые липиды несут прямую ответственность за повышение уровня холестерина в крови, способствуя образованию холестериновых бляшек в артериях.

Нормирование жиров происходит, обычно, с учетом возраста, пола, характера деятельности, национальных и климатических особенностей. Так на севере жиры составляют 35-40 %, на юге 25-30 % от общего энергетического рациона.

Регулярные активные занятия физическими упражнениями и спортом, особенно циклическими видами (ходьба на лыжах, бег, плавание и др.) активизируют обмен жиров в организме, не давая возможности накаплваться излишнему количеству жировой ткани. Однако чаще наблюдается обратное - за счет избыточного поступления в организм углеводов с пищей, образовываются жиры.


Витамины.


Низкомолекулярные соединения органической природы не синтезируемые в организме человека, поступающие извне в составе пищи, не обладающие энергетическими и пластическими свойствами, проявляют биологическое действие в малых дозах.

В основу классификации витаминов положен принцип растворимости их в воде и в жире. Витамины делятся на две большие группы:

Основное назначение - участие в образовании ферментных систем.


Минеральные элементы.


Физиологическое значение минеральных элементов в основном определяется их участием в:

Физиологическое влияние минеральных элементов значительно шире их биологического действия.

Минеральные элементы классифицируются на:

Биологическая роль кальция многообразен. Кальций основной структурный компонент при формировании опорных тканей и костей. В костях скелета 99 % кальция от общего числа в организме. Кальций участвует в свертывании крови. Источник кальция -молоко и молочные продукты - творог. Магний обладает сосудисторасширяющими и антисептическими свойствами, стимулирует перестальтику кишечника. Соли натрия активизируют водный обмен, присутствуют в лимфе и сыворотке крови. Калий усиливает выведение натрия из организма. Калием богаты сухие фрукты (курага, абрикосы и персики).

Элементы кислотного характера представлены в продуктах живого происхождения (мясо, рыба, яйца, хлеб). Физиологическое значение и биологическая роль:

фосфора - важная роль в обменных процессах и работе ЦНС;

хлор - в регуляции осмотического давления в клетках и тканях, в нормализации водного обмена, снижает потоотделение и др. функции;

железо - кроветворный элемент;

медь - участвует в синтезе гемоглобина (кроветворный элемент);

кобальт - активизирует процессы образования эритроцитов и гемоглобина,

Составной частью всех клеток тканей - вода. Она входит в состав крови, лимфы, тканевой жидкости. В теле взрослого человека вода составляет 65 % веса тела.

На количество воды в организме влияют катионы некоторых солей (натрий, кальций)

натрий - задерживает воду в организме

кальций - усиливает ее выделение.

Как люди утоляют жажду?

Пьют - потеют - снова пьют. Закончится, это может, в конечном счете, трагически. Развивается так называемая "питьевая болезнь" с мучительными болями в животе.

Происходит разбавление желудочного сока снижая антимикробное действие. Это одна из причин желудочных заболеваний в летнее время.

Не следует утолять жажду большими глотками:


Баланс воды при физической нагрузке.


Физическая нагрузка ускоряет потери воды. С повышением температуры тела усиливается процесс потоотделения, направленный на предотвращение перегрева организма. одновременно вследствие усиленного окислительного метаболизма образуется больше воды. В течении 1 ч. интенсивной тренировки человек с массой тела 70 кг усваивает 245г. углеводов. Это обеспечивает образование около 146 мл. воды, потери же воды с потом могут превысить 1500 мл., т.е. в 10 раз больше.

Количество образующееся во время физической нагрузки пота зависит от температуры окружающей среды, размеров тела и интенсивности метаболизма.

В состоянии покоя содержание воды в организме человека практически постоянно (потребление и выделение ее равны).

Ежедневное потребление воды (из всех источников) составляет в среднем 33 мл/кг массы тела. Тогда человек с массой тела 70 кг. количество воды составляет 2,31 л в день.

Потери воды осуществляются за счет:

Вода дифилирует к поверхности кожи и испаряется в окружающую среду. Газы, которыми мы дышим постоянно увлажняются. Это потери воды, которые мы ощущаем.


Физиологические основы занятий по физическому воспитанию и спортивной тренировке.


Занятия физическими упражнениями и спортивная тренировка с физиологических позиций является источниками активной адаптации т.е. приспособления человека к интенсивной мышечной деятельности (позволяющей ему развить большие мышечные усилия и выполнять работу большой интенсивности и длительности). Эта адаптация касается прежде всего процессов регуляции и координации многих функций организма со стороны нервной системы при выполнении физических упражнений и сопровождается глубокими биохимическими, морфологическими и функциональными перестройками в организме, ведущими к повышению его работоспособности. Изменения, происходящие под влиянием физических упражнений и спортивной тренировки, распространяются на все ткани и органы - кровь, костную систему, сердце, печень, ЦНС и др. В процессе тренировок повышается сопротивляемость клеток и органов к изменениям внутренней среды.

В зависимости от мощности, продолжительности и структуры выполняемых физических упражнений в различных видах спорта возникают специфические физиологические реакции, обуславливающие формирование и совершенствование необходимых двигательных (физических) навыков, качеств и повышение функциональных возможностей опорно-двигательного аппарата, ССС, ДС, ЦНС и др.

I Физиологические основы формирования двигательных навыков заключается в том, что: на первоначальном этапе обучения спортивным движениям в ЦНС образуются нестойкие временные связи между нервными центрами, регулирующими деятельность различных мышц и органов. В дальнейшем эти связи дифференцируются и закрепляются.

Формирование двигательного навыка принято делить на три стадии.

Многократное выполнение упражнений в строго определенном порядке вырабатывает динамический стереотип. Выработка динамического стереотипа требует длительных кропотливых тренировок. Стабильность выполнения двигательных навыков теснейшим образом связана со степенью овладения ими. Как и другие условные рефлексы, двигательные навыки в начале недостаточно устойчивые, но в дальнейшем становятся все более и более стойкими. Чем проще навыки по своей структуре, тем они прочнее усваиваются. После прекращения систематических занятий физическими упражнениями и спортом навык ухудшается.

II Что же касается физиологических изменений в организме при воспитании двигательных (физических) качеств, то следует отметить, что под влиянием тренировки, направленной на развитие скоростно-силовых качеств в организме происходят морфологические, биохимические и функциональные изменения, прежде всего в нервной системе и опорно-двигательном аппарате. В результате: ЦНС может мобилизировать большее количество мышечных волокон тех групп мышц, которые осуществляют необходимое усилие; увеличивается подвижность. нервных процессов, что обуславливает, с одной стороны, более быстрое включение этих мышц в работу, а с другой - более быстрые переходы от сокращения к расслаблению; повышается координация деятельности различных отделов ЦНС, что ведет к улучшению координации сокращения и расслабления мышц-антагонистов, длительное время сохраняется их работоспособность.

Кости т связки становятся более прочными, а мышечные волокна увеличиваются по объему и весу, возрастает площадь поверхности их прикрепления к костям, мышечные волокна становятся более толстыми.

Физиологические основы развития выносливости заключаются в степени развития дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Эти две системы в основном обеспечивают непрерывную доставку кислорода к работающим мышцам, повышая кислородную емкость крови. Если кислорода недостаточно, в мышцах образуется молочная кислота, которая начинает поступать в кровь изменяя ее физические и химические свойства, что снижает длительность работы мышц.

Все остальные качества, такие как, ловкость, гибкость, прыгучесть рассматриваются как вторичные качества, зависящие в основном от комплексного развития таких качеств, как сила, быстрота, выносливость и одновременно от состояния ЦНС. Взаимосвязь силы. быстроты и выносливости определяется общностью некоторых физиологических механизмов, в результате чего даже при направленном развитии какого-либо из двигательных качеств совершенствуются остальные.

Следует отметить, что такое качество как выносливость является базовым для развития всех других качеств и требует к себе Наибольшего внимания.

Человек, активно занимающиеся физическими упражнениями и спортом, может выполнять значительно более тяжелую и продолжительную работу, чем обычный человек. Это объясняется более высокими физиологическим резервами и функциональным состоянием его организма. Это можно представить в виде таблицы:

  Не трен. Тренир.
1 Частота сердечных сокращений, уд/мин 160-180 200-220
2 МПК, л/мин 2,5-3,0 5,0-6,0
3 Минутный объем крови, л 20 35-40




Адаптация организма к физическим нагрузкам.


С биологической точки зрения физическая подготовка представляет собой процесс направленной адаптации организма к тренировочным воздействиям. Нагрузки, применяемые в процессе физической подготовки, выполняют роль раздражителя, возбуждающего приспособительные изменения в организме.

Тренировочный эффект определяется направленностью и величиной физиологических и биохимических изменений, происходящих под воздействием применяемых нагрузок. А глубина происходящих при этом в организме сдвигов зависит от основных характеристик физической нагрузки:

Определенное сочетание перечисленных параметров физических нагрузок приводит к необходимым изменениям в организме, к перестройке обмена вещества, в конечном итоге к росту тренированности.

Процесс адаптации организма к воздействию физических нагрузок имеет фазный характер. Выделяют два этапа адаптации: срочный и долговременный (хронический).

Срочный этап адаптации сводится преимущественно к изменению энергетического обмена и представляет собой непосредственный ответ организма на однократные воздействия физических нагрузок.

При многократном повторении физических воздействий и суммировании многих нагрузок постепенно развивается долгосрочная адаптация.

В процессе долговременной адаптации к физическим нагрузкам активируется синтез (усвоение) нуклеиновых кислот и специфических белков, в результате чего происходит увеличение возможностей опорно-двигательного аппарата.

Небольшие по объему физические нагрузки не стимулируют развитие тренируемой функции и считаются неэффективными. Для достижения более высокого тренировочного эффекта необходимо выполнить объем работы, превышающий величину неэффективных нагрузок.

Дальнейшее наращивание объемов физической работы сопровождается, до определенного предела, пропорциональным увеличением тренируемой функции.

Если же нагрузка превышает предельно допустимый уровень, то развивается состояние перетренированности, происходит срыв адаптации.