Физиологические основы физической культуры и спорта

Обменные процессы протекают  очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев. За 5 лет учебы роговица глаза студента обновляется 350 раз, а ткани желудка — 500 раз. Ежедневно вырабатывается до 300 млрд эритроцитов, а половина всего белкового азота печени заменяется в течение 5—7 дней.

Обмен белков. В здоровом организме взрослого человека количество распавшегося белка равно количеству синтезированного. Так как баланс белка в организме имеет большое практическое значение, разработано много методов его изучения.

Баланс белка определяется разностью между количеством  белка, поступившего с пищей, и количеством белка, подвергшегося за это время разрушению. Количество поступившего белка определить не трудно: для этого надо определить количество азота в пище. Азот непременно входит в состав белков, а в углеводах и жирах его нет. Азот — один из конечных продуктов окисления белка. Он выделяется не в свободном состоянии, а в виде соединений с водородом — NН3. Это соединение (аммиак) вредно для организма. Аммиак обезвреживается в печени, превращаясь в мочевину, которая выводится с мочой. Следовательно, зная количество азота, введенного в организм с пищей, и количество выделенного организмом азота, можно определить количество утилизированного организмом белка.

В относительно здоровом организме человека среднего возраста количество введенного азота равно количеству выделенного. Такое соотношение называется азотистым равновесием. В организме белок не откладывается про запас, не депонируется. Поэтому при тяжелых физических нагрузках, болезнях или голодании в организме может начаться процесс распада собственных белков. Количество выведенного азота при этом больше, чем количество поступившего. Это состояние называется отрицательным азотистым балансом.

В период роста в организме  синтез белка превышает его распад. Количество выведенного азота при этом меньше количества поступающего. Такое состояние называется положительным азотистым балансом. Положительный азотистый баланс наблюдается у детей, беременных женщин и выздоравливающих больных.

Функции белка не ограничиваются пластическим значением для организма. Белки плазмы крови выполняют также роль буферных систем, поддерживающих рН крови, а в виде гемоглобина участвуют в транспорте газов. Кроме того, велика и регуляторная роль белков в обмене углеводов и жиров. Входя в состав ферментов и гормонов, они определяют ход химических превращений в организме и интенсивность обмена веществ. Существенна роль белка и в функции мыши. Белок также является энергетическим веществом.

Растворенные в плазме белки образуют коллоидный раствор крови, который взаимодействует с основным веществом соединительной ткани через тканевую жидкость. Проникновение веществ сквозь стенки капилляров представляет собой сложное сочетание процессов диффузии, фильтрации и осмоса. Поскольку концентрация белков в крови выше, чем в тканевой жидкости, осмотическое давление в крови также выше. Осмотическое даатение белков и других коллоидов, называемое онкотическим, удерживает воду в крови. Если онкотическое давление крови очень низкое (например, при длительном белковом голодании), обратное проникновение тканевой жидкости в капилляры уменьшается и в тканях могут возникнуть отеки.

Белки плазмы крови выполняют  роль буферных систем, поддерживающих рН крови, В виде гемоглобина они участвуют в транспорте газов. Кроме того, велика роль белков в обмене углеводов и жиров. В составе ферментов и гормонов белки определяют ход химических превращений и интенсивность обмена веществ. Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нервным путями (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг).

Содержание белка в  пищевых продуктах различно. К  примеру, в свежем мясе и рыбе содержиться 18 г белка на 100 г продукта, в бобовых — 18 г., хлебе — 7 г., сыре, твороге — 20 г.

Считается, что норма  потребления белка в день для  взрослого человека составляет 80—100 г. Если белка поступает больше, то его излишек идет на покрытие энергетических затрат организма. При этом он может трансформироваться в углеводы и другие соединения. При больших физических нагрузках потребность организма в белке может доходить до 150 г в сутки.

Обмен углеводов. Углеводы делятся на простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы построены из двух или многих молекул моносахаридов. Они называются соответственно дисахаридами и полисахаридами. К дисахаридам относятся свекловичный, молочный, солодовый сахар и некоторые другие. Они хорошо растворяются в воде, но из-за большой величины молекул почти не всасываются в кишечнике. К полисахаридам относятся гликоген, крахмал, клетчатка. Они нерастворимы в воде и ; могут всасываться в кровь лишь после расщепления до моносаха-.-ридов.

Углеводы поступают  в организм с растительной и частично с |-животной пищей. Они также могут  синтезироваться в организме |! из продуктов расщепления аминокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в таком виде откладываются в организме.

Углеводы — важная составная  часть живого организма. Однако их в организме меньше, чем белков и жиров, они составляют всего лишь около 2 % сухого вещества тела.

Углеводы — главный  источник энергии. Они всасываются  в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество доставляется к тканям и клеткам организма. В клетках глюкоза при участии ряда ферментов окисляется до Н₂О и СО₂. Одновременно освобождается энергия (4,1 ккал), которая используется организмом при реакциях синтеза и при мышечной работе.

Клетки головного мозга  в отличие от других клеток организма не могут депонировать глюкозу. Кроме того, если уровень глюкозы в крови падает ниже уровня 60 — 70 мг% (т.е. 60 — 70 мг на 100 мл крови), то почти прекращается переход глюкозы из крови в нервные клетки. При таком низком содержании сахара в крови (гипогликемия) появляются судороги, потеря сознания (гипогликемический шок) и наступает угроза жизни. У практически здорового человека автоматически поддерживается оптимальный уровень глюкозы в крови (80—120 мг%).

Если с пищей поступает недостаточное количество сахара, то он синтезируется из жиров и белков. Излишки сахара (после приема пищи, богатой углеводами) превращаются в печени и мышцах в гликоген и там откладываются (депонируются). Этот процесс регулируется гормоном поджелудочной железы — инсулином. При нарушении функции поджелудочной железы развивается тяжелое заболевание — диабет.

Депонирование углеводов, использование углеводных запасов печени и все другие процессы углеводного обмена регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции углеводного обмена имеет кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии.

Эфферентные нервные пути, обеспечивающие регуляцию углеводного обмена, относятся к вегетативной нервной системе. Симпатические нервы усиливают процессы расщепления и выход гликогена из печени. Парасимпатические нервы, наоборот, стимулируют депонирование гликогена. Нервные импульсы могут воздействовать либо прямо на клетки печени, либо косвенно, через железы внутренней секреции. Гормон мозгового слоя надпочечника адреналин способствует выходу углеводов из депо. Гормон поджелудочной железы инсулин обеспечивает их депонирование. Кроме этих гормонов в регуляции углеводного обмена участвуют гормоны коркового слоя надпочечников, щитовидной железы и передней доли гипофиза.

В сахаре содержится 95% углеводов, в мёде — 76 %, В шоколаде — 49 %, в картофеле — 18 %, в молоке — 5 %, в печени — 4 %, в изюме — до 65 %.

Обмен жиров. Жиры — важный источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток. Излишки жиров могут депонироваться в организме. Откладываются они главным образом в подкожной жировой клетчатке, сальнике, печени и других внутренних органах. Общее количество жира у человека может составлять 10—12% массы тела, а при ожирении — 40 — 50%.

В желудочно-кишечном тракте жир распадается на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в тонком кишечнике. Затем он вновь синтезируется в клетках слизистой кишечника. Образовавшийся жир качественно отличается от пищевого и является специфическим для человеческого организма. В организме жиры могут синтезироваться также из белков и углеводов.

Жиры, поступающие в  ткани из кишечника и из жировых  депо, путем сложных превращений окисляются, являясь, таким образом, источником энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. В связи с тем что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жира больше, чем для окисления углеводов. Как энергетический материал жир используется в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной деятельности окисляются углеводы. Через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько интенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается в результате расщепления жира.

Жир используется как пластический и энергетический материал. Он покрывает различные органы, предохраняя их от механического воздействия. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов. Подкожная жировая клетчатка, являясь плохим проводником тепла, защищает тело от излишних теплопотерь. Жир входит в состав секрета сальных желез, предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания при соприкосновении с водой, является необходимым компонентом пищи. Пищевой жир содержит некоторые жизненно важные витамины.

Обмен липидов в организме  регулируется центральной нервной

схемой. При повреждении  некоторых ядер гипоталамуса жировой обмен нарушается и происходит ожирение организма или его истощение. Нервная регуляция жирового обмена осуществляется путём прямых воздействий на ткани (трофическая иннервация) и через железы внутренней секреции. В этом процессе участвуют гормоны гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез. При недостаточной функции гипофиза, щитовидной и половых желез происходит ожирение.

В 100 г топленого или  растительного масла содержится 95 г

жира, сметаны — 24 г, молока — 4 г, свинины жирной — 37 г, баранины — 29 г, печени, почек — 5 г, гороха — 3 г, овощей -0,3 г.

Обмен воды и минеральных веществ. Человеческий организм на  60% состоит из воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости — 25, печень — 70, скелетные мышцы — 75, кровь - 80, мозг— 85 %.

Для нормальной жизнедеятельности  организма, который живёт в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость и лимфа, состоящие в основном из воды, белков и минеральных солей. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии, но без них не могут протекать обменные процессы. Вода — хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно-восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворенном состоянии, либо в виде солей. Вода входит в состав пищеварительных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена, среди которых содержатся и токсические вещества, а также в терморе гуляции.

Без воды человек может  прожить не более 7— 10 дней, тогда как без пищи — 30 — 40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через Почки (1700 мл), с потом через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (300 мл).

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

Вода поступает в  организм человека в «чистом видев  и в составе различных продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. Суточная потребность человека в воде составляет 2,0-2,5 л, в калии 2,7- 5,9 г, в натрии - 4-5 г, в кальции - 0,5 г, в магнии - 70 - 80 мг, в железе – 10-15 мг, в марганце - до 100 мг, в хлоре - 2 - 4 г, в йоде – 100- 150 мг. Обмен воды и электролитов в организме имеет сложную нервно-гуморальную регуляцию. Наиболее подвержены регуляторным

воздействиям вода и  тесно связанный с ней в  метаболизме натрий. Сложная рефлекторная цепь регуляции вод но-электролитного обмена начинается с четырех рецепторов, которые сигнализируют об изменении количества воды в организме. Во-первых, с рецепторов слизистой рта, подсыхание которой вызывает чувство жажды. Однако это ощущение проходит при смачивании слизистой, хотя вода в организм при этом не поступает. Поэтому данный вид жажды называется ложной жаждой. Во-вторых, сигналы о необходимости восполнить запасы воды в организме или прекратить ее потребление идут от барорецепторов слизистой желудка. Раздувание желудка ведет к исчезновению, а спадение его стенок — наоборот, к возникновению чувства жажды. Поскольку жажда, возникающая в этом случае, связана не с изменением содержания воды в организме, а с изменением тонуса желудочной стенки, она также является ложной. В-третьих, участие в регуляции водно-электролитного обмена принимают осморецепторы тканей, которые сигнализируют об изменениях осмотического давления в тканях. Чувство жажды при раздражении осморецепторов является истинной жаждой. И, наконец, в-четвертых, регуляцию водно-электролитного обмена осуществляют волюм-рецепторы сосудистого русла, реагирующие на изменение объема циркулирующей в сосудистой системе крови.

В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный компонент регуляции. Импульсы со всех указанных групп рецепторов идут в гипоталамус, где расположен центр водорегуляции. Отсюда поступают «команды» на эффекторы, выводящие воду из организма.