Похожие презентации:
Спортивная биохимия. (Часть 3)
1.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮФедеральное государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра биохимии и физиологии человека и
животных
Красноярск 2007
2.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮФедеральное государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра биохимии и физиологии человека и животных
Автор: доцент, к.б.н. Замай Татьяна Николаевна
БИОХИМИЯ
ЧАСТЬ 3. Спортивная биохимия.
факультет физической культуры и спорта
направление - физическая культура
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
2
3.
СодержаниеЧАСТЬ 3. СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
Тема 11. Биохимия мышечного сокращения.
Тема 12. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности.
Тема 13. Биохимические изменения в организме при работе различного
характера. Биохимические изменения при утомлении.
Тема 14. Биохимические превращения в период восстановления после
мышечной работы.
Тема 15. Закономерности биохимической адаптации под влиянием
систематической тренировки.
Тема 16. Биохимический контроль при занятиях физической культурой и
спортом.
Тема 17. Биохимические основы силы, быстроты и выносливости.
Тема 18. Биохимическое обоснование методики занятий физической
культурой и спортом с лицами разного возраста. Биохимические основы
рационального питания при занятиях физической культурой.
Библиографический список.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
3
4.
Тема 11. Биохимия мышечного сокращенияТипы мышечных волокон
• скелетные
• сердечные (миокард)
• гладкие
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
4
5.
Биохимия мышечного сокращенияПоперечно-полосатая скелетная мускулатура
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
5
6.
Биохимия мышечного сокращенияСтроение скелетной мышцы
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
6
7.
Биохимия мышечного сокращенияУльтраструктура мышечного волокна
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
7
8.
Биохимия мышечного сокращенияСтроение мышечного волокна
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
8
9.
Биохимия мышечного сокращенияСтруктура миофибриллы.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
9
10.
Биохимия мышечного сокращенияВ основе модели скользящих нитей лежат
следующие факты:
• при сокращении мышцы длины толстых и тонких нитей
саркомера не изменяются
• саркомер укорачивается за счет перекрывания толстых и
тонких нитей, которые скользят друг относительно друга во
время сокращения мышцы; это проявляется в том, что при
сокращении мышцы полосы Н и I укорачиваются
• сила, развиваемая мышцей, создается в процессе движения
соседних нитей.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
10
11.
Биохимия мышечного сокращенияГидролиз ATФ до AДФ и неорганического фосфата
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
11
12.
Тема 12. Энергетическое обеспечениемышечной деятельности
Ресинтез АТФ:
• анаэробный механизм
• аэробный механизм
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
12
13.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиАнаэробные механизмы:
креатинфосфокиназный (алактатный) механизм,
обеспечивающий ресинтез АТФ за счет
перефосфорилирования между креатинфосфатом и АДФ
гликолитический (лактатный) механизм,
обеспечивающий ресинтез АТФ в процессе анаэробного
расщепления гликогена мышц или глюкозы крови с
образованием молочной кислоты
миокиназный механизм, осуществляющий ресинтез
АТФ за счет реакции перефосфорилирования между
двумя AДФ с участием миокиназы (аденилаткиназы)
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
13
14.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиОбщий КПД при преобразовании энергии
метаболических процессов в механическую
работу (Ем) зависит от двух показателей:
• эффективности преобразования выделяемой в ходе
метаболических превращений энергии в энергию
ресинтезируемых АТФ, т.е. эффективности
фосфорилирования (Еф)
• эффективности преобразования АТФ в механическую
работу, т.е. эффективности электромеханического
сопряжения (Ее)
Ем = (Еф/Ее) ∙100
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
14
15.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиКритерии оценки механизма энергообеспечения мышечной
деятельности
Механизм
ресинтеза
АТР
Мах
мощность
Время
Мах емкость
удержания
мах
Кдж/к Моль/
мощности, с г
кг
Эффективность,
%
Еф
Ее
Ем
КФК
3770
3,6
6-12
630
0,7
80
50
40
Гликолиз
2500
1,6
30-60
1050
1,2
3652
50
22
Аэробный
1250
1,0
600
90
60
50
30
Дж/к Моль
гв
в
мин мин
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
15
16.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиСкорость процесса, % от макс.
Изменение скорости энергопоставляющих процессов в
работающих мышцах в зависимости от продолжительности
упражнения.
100
АТФ
КрФ
Гликолиз
Дыхание
0
180
10
Время работы, сек
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
16
17.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиКреатинфосфокиназный механизм ресинтеза АТФ
Креатинфосфат + AДФ = АТФ + Креатин
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
17
18.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиСПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
18
19.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиГликолитический механизм ресинтеза АТФ
Активация глюкозо-аланинового цикла при мышечной
работе.
Печень
Кровь
Мышцы
Гликоген
Адреналин
Глюкоза
Инсулин
Г-6-Ф
Гликолиз
Глюконеогенез
Глюкоза
ПВК
Аланин
-NH2
Аланин
Аланин
СО2
Молочная
кислота
Ацетил-КоА
Мочевина
ЦТК
4Н 2СО2
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
19
20.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиМиокиназный механизм ресинтеза АТФ
2AДФ → АТФ + АМФ
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
20
21.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиАэробный механизм ресинтеза АТФ
Скорость образования АТФ в процессе
окислительного фосфорилирования зависит от:
соотношения АТФ/AДФ, при отсутствии AДФ синтез
АТФ не происходит
количества кислорода и эффективности его
использования
активности окислительных ферментов
целостности мембран митохондрий
количества митохондрий
концентрации гормонов, ионов кальция и других
регуляторов
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
21
22.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиВзаимосвязь анаэробных и аэробных превращений в
скелетных мышцах: энерго-транспортный «челнок» с
участием миофибриллярных и митохондриальных
изоферментов креатинфосфокиназы.
Жиры
Углеводы
Наружная клеточная мембрана
Саркоплазма
Гликоген
АМФ
Г-6-Ф
АДФ
+
Н + КрФ КФКмф
Ф-6-Ф
ФДФ
АТФ
H+
ПВК
La
-
HLa
+
Н + КрФ
АДФ
Ацетил-КоА ЦТК
Митохондрии
Кр
СО2
АДФ
НАД-Н2
ФП
Кр
КФКмтх
Транслоказа
АТФ-синтаза
КоQ
Наружная
мембрана
АТФ
АТФ
1
Дыхательная цепь
СО2
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
Н2 O
3
1/2 О2
О2
22
23.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиСоотношение анаэробных и аэробных механизмов
ресинтеза АТФ при мышечной нагрузке.
Уровень энергопродукции, кал/кг/мин
Изменения скорости анаэробного и аэробного образования
энергии в зависимости от предельного времени упражнения.
АТФ+КрФ
Общая энергопродукция
Дыхание
Гликолиз
1000
800
600
0
10
Время работы, мин
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
23
24.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиБиохимические факторы спортивной
работоспособности.
Факторы, лимитирующие физическую
работоспособность человека:
• Биоэнергетические (аэробные или анаэробные)
возможности человека
• Нейромышечные (мышечная сила и техника выполнения
упражнения)
• Психологическая мотивация (мотивация и тактика ведения
спортивного состязания)
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
24
25.
Энергетическое обеспечение мышечной деятельностиОсновные особенности человека, определяющие
его физическую работоспособность:
• Алактатная анаэробная способность, связанная с
процессами анаэробного ресинтеза АТР и КФ в работающей
мышце
• Гликолитическая анаэробная способность, отражающая
возможность усиления при работе анаэробного
гликолитического процесса, в ходе которого происходит
накопление лактата
• Аэробная способность, связанная с возможностью
выполнения работы за счет усиления аэробных процессов в
тканях при одновременном увеличении доставки и
утилизации кислорода
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
25
26.
Тема 13. Биохимические изменения ворганизме при работе различного
характера. Биохимические изменения
при утомлении.
Общие изменения в организме при физической
нагрузке.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
26
27.
Накопление молочнойкислоты в мышцах и
крови при работе
разной мощности и
продолжительности.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
27
28.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Биохимические изменения в мышцах при
физической нагрузке.
При переходе от состояния покоя к интенсивной
мышечной деятельности происходят следующие процессы:
• анаэробные механизмы ресинтеза АТФ
• использование креатинфосфата
• гликолиз
• далее изменения метаболизма зависят от интенсивности
мышечной работы:
• работа в "аэробной зоне“
• работа "в смешанной зоне”
• кислородная задолженность
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
28
29.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Специализация мышц по типу энергетического
обеспечения:
• красные мышцы - “медленные”, оксидативные
• белые мышцы - “быстрые”, гликолитические
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
29
30.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Систематизация упражнений по
характеру биохимических изменений при
физической работе.
В зависимости от количества мышц,
участвующих в работе, ее делят на:
• локальную (менее ¼ всех мышц тела)
• региональную
• глобальную (более ¾ всех мышц тела)
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
30
31.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Режимы работы мышц:
• статический (изометрический)
происходит пережимание капилляров, велика доля
участия анаэробных реакций
• динамический (изотонический)
обеспечивается гораздо лучшее кровоснабжение тканей
кислородом
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
31
32.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Зависимость биохимических процессов от
мощности выполняемой мышечной работы.
Уровни мощности работы:
• критический - максимальное потребление кислорода
• порог анаэробного обмена - усиление анаэробных
реакций
• мощность истощения - наивысшее развитие
гликолиза
• максимальная анаэробная мощность -
предельных значений достигает скорость образования
энергии в креатинфосфокиназной реакции
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
32
33.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Зоны относительной мощности по классификации
В.С. Фарфеля:
• максимальная - обеспечение энергией за счет АТФ и
креатинфосфата, частично – за счет гликолиза
• субмаксимальная - обеспечение энергией за счет
анаэробного гликолиза
• большая - аэробные источники энергии
• умеренная - аэробные источники энергии
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
33
34.
Биохимические изменения в организме при работе различного характера.Биохимические изменения при утомлении.
Биохимические изменения при утомлении.
Первопричиной утомления может стать:
• снижение энергетических ресурсов
• уменьшение активности ключевых ферментов из-за
угнетающего действия продуктов метаболизма тканей
• нарушение целостности функционирующих структур из-за
недостаточности их пластического обеспечения
• изменение нервной и гормональной регуляции и др.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
34
35.
Тема 14. Биохимические превращения впериод восстановления после мышечной
работы.
Срочное и отставленное восстановление
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
35
36.
Биохимические превращения в период восстановления после мышечной работыВремя, необходимое для завершения восстановления
различных биохимических процессов в период отдыха после
напряженной мышечной работы.
Процесс
Восстановление О2-запасов в организме
Время
восстановления
От 10 до 15 сек
Восстановление алактатных анаэробных резервов От 2 до 5 мин
в мышцах
Оплата алктатного О2-долга
От 3 до 5 мин
Устранение молочной кислоты
От 0,5 до 1,5 часов
Оплата лактатного О2-долга
От 0,5 до 1,5 часов
Ресинтез внутриклеточных запасов гликогена
От 12 до 48 часов
Восстановление запасов гликогена в печени
От 12 до 48 часов
Усиление индуктивного синтеза структурных и От 12 до 72 часов
ферментных белков
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
36
37.
Биохимические превращения в период восстановления после мышечной работыЯвление суперкомпенсации при восстановлении
энергетических ресурсов в период отдыха после
истощающей работы.
0
1
2
3
4
1 – фаза истощения, 2 – фаза восстановления, 3 – фаза
сверхвосстановления, 4 – фаза упроченного состояния.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
37
38.
Биохимические превращения в период восстановления после мышечной работыВлияние приема углеводов с пищей на восстановление
запасов гликогена в мышцах в период отдыха после работы.
1 – диета с высоким содержанием углеводов, 2 – белковожировая диета, 3 – без пищи.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
38
39.
Тема 15. Закономерности биохимическойадаптации под влиянием систематической
тренировки.
Физическая нагрузка
Взаимосвязь отдельных
звеньев срочной и
долговременной адаптации.
Высшие регуляторные
системы организма
Сократительная активность мышц
~P
Системы энергообеспечения
Срочная адаптация
Фактор регулятор
Функционирующие
структуры
Белок
РНК
ДНК
Долговременная адаптация
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
39
40.
Закономерности биохимической адаптации под влияниемсистематической тренировки
Принципы тренировок на основе закономерностей
биологической адаптации:
Сверхотягощение
Специфичность
Обратимость действия
Положительное взаимодействие
Последовательная адаптация
Цикличность
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
40
41.
Закономерности биохимической адаптации под влияниемсистематической тренировки
Сверхотягощение.
Развитие адаптации под воздействием тренировки
обеспечивается:
Системой внутриклеточного энергетического
обмена.
Гормональными симпато-адреналовой и
гипофизарно-адренокртикальной системами.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
41
42.
Тема 16. Биохимический контроль призанятиях физической культурой и спортом
Биохимический контроль за развитием систем
энергообеспечения организма и уровнем
тренированности, утомления и восстановления
организма.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
42
43.
Биохимический контроль при занятиях физической культурой и спортомО более высоком уровне тренированности
свидетельствуют:
Меньшее накопление лактата (по сравнению с
нетренированными) при выполнении стандартной нагрузки, что
связано с увеличением доли аэробных механизмов.
Большее накопление лактата при выполнении предельной
нагрузки, что связано с увеличением гликолитической мощности.
Повышение мощности работы, при которой резко возрастает
уровень лактата у тренированных лиц о сравнению с
нетренированными.
Более длительная работа на предельном уровне.
Меньшее возрастание лактата при повышении мощности работы
(совершенствование анаэробных процессов и экономичностью
энергозатрат).
Увеличение скорости утилизации лактата в период
восстановления после физической нагрузки.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
43
44.
Биохимический контроль при занятиях физической культурой и спортомКонтроль за применением допинга в спорте
Регулярное применение допингов вызывает
нарушение функции многих систем:
Сердечно-сосудистой.
Эндокринной, особенной половых желез (атрофия) и гипофиза,
что приводит к нарушению детородной функции, появлению
мужских вторичных признаков у женщин (вирилизация) и
увеличению молочных желез у мужчин (гинекомастия).
Печени, вызывая желтухи, отеки, циррозы.
Иммунной, что приводит к частым простудам, вирусным
заболеваниям.
Нервной, проявляющееся в виде психических расстройств
(агрессивность, депрессия, бессонница).
Прекращение роста трубчатых костей, что опасно для растущего
организма.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
44
45.
Биохимический контроль при занятиях физической культурой и спортомПо фармакологическому действию допинги
делятся на 5 классов:
Психостимуляторы (амфетамин, эфедрин, фенамин, кофеин,
кокаин, и др.)
Наркотические средства (морфин, алкалоиды-опиаты,
промедол, фентанил и др.)
Анаболические стероиды (тестостерон, его производные,
метан-дростенолон, ретаболил, андродиол, и др), а также
анаболические пептидные гормоны (соматотропин,
гонадотропин, эритропоэтин)
Бета-блокаторы (анапримин, пропранолол, оксопреналол,
надолол, атеналол и др.)
Диуретики (новурит, дихлотиазид, фуросимид (лазикс),
клопамид, диакарб, верошпирон и др.)
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
45
46.
Тема 17. Биохимические основы силы,быстроты и выносливости.
Морфологические и биохимические основы
скоростно-силовых качеств.
Биохимические основы методов скоростно-силовой
подготовки спортсменов.
Биохимические основы выносливости.
Методы тренировки, способствующие развитию
выносливости.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
46
47.
Тема 18. Биохимическое обоснованиеметодики занятий физической культурой
и спортом с лицами разного возраста.
Биохимические основы рационального
питания при занятиях физической
культурой.
Биохимическое обоснование методики занятий
физической культурой и спортом с лицами
разного возраста.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
47
48.
Биохимические основы рациональногопитания спортсменов.
Основными химическими компонентами пищи
являются 6 групп веществ:
поставщики энергии (углеводы, белки, жиры)
незаменимые аминокислоты
незаменимые жирные кислоты
витамины
минеральные вещества
вода
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
48
49.
Пищевые добавки способствуют:Увеличению мышечной массы.
Коррекции компонентного состава тела
(уменьшение жирового компонента, увеличение
мышечного и костного).
Увеличению скорости метаболизма и
энергообразования.
Восстановлению электролитического баланса.
Активации регуляторных механизмов
энергообмена.
Снижению массы тела и др.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
49
50.
Графики взяты из книги:Биохимия. Учебник для институтов физической
культуры./Под ред. В.В. Меньшикова, Н.И. Волкова. М.:
Физкультура и спорт, 1986.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
50
51.
Список рекомендуемой литературы.Основной
1. Биохимия. Учебник для институтов физической культуры./Под
ред. В.В. Меньшикова, Н.И. Волкова. М.: Физкультура и спорт,
1986.
2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. /Под ред.
Северина Е.С., Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.
3. Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности. М.: Олимпийский
спорт, 2001.
4. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989.
5. Лабораторный практикум по биохимии для студентов факультета
физической культуры и спорта. СФУ, 2007.
6. Лекции по биохимии для студентов факультета физической
культуры и спорта. СФУ, 2007.
7. Учебно-методические указания для самостоятельной работы
студентов факультета физической культуры и спорта. СФУ, 2007.
8. Электронный лабораторный практикум для студентов факультета
физической культуры и спорта. СФУ, 2007.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
50
52.
Список рекомендуемой литературы.Дополнительной
1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина,
1998.
2. Мусил Я., Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах.
М.: Мир, 1984.
3. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. Ростов-на-Дону:
Феникс, 1999.
4. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Агар, 1999.
5. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уотсон Дж.
Молекулярная биология клетки. В 3-х т. 2-е изд.- М.: Мир, 1994.
СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ
51