Розділ 1 . Біохімія м'язів і м'язового скорочення

В.І.Мелешко

СПОРТИВНА БІОХІМІЯ В ТАБЛИЦЯХ І СХЕМАХ

 

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

 

для самостійної роботи

з навчальних дисциплін «біохімія спорту», «основи біохімічного контролю в фізичній культурі і спорті», «біохімічні дослідження в фізичній культурі і спорті» для студентів ІІ –VI курсів денної та заочної форм навчання напрямків підготовки “Фізичне виховання ”, “Спорт” (ОКР “бакалавр”) та спеціальностей «фізичне виховання», «олімпійський та професійний спорт», «фізичне реабілітація» (ОКР «спеціаліст»)

 

 

Дніпропетровськ – 2012

Автор: Мелешко В.І. - к.б.н. доцент кафедри анатомії, біомеханіки і спортовноїх метрології ДДІФКіС

Рецензент:

Луковська О.Л. – к.мед.н.. доцент, зав.кафедрою фізіології та спортивної медицини ДДІФКіС

В методичних рекомендаціях наводиться довідковий матеріал, необхідний для самостійної підготовки студентів по темам навчальних дисциплін: «Біохімія спорту», с/к «Основи біохімічного контролю в фізичній культурі і спорті», "Біохімічні дослідження в фізичній культурі і спорті ", "Лабораторні дослідження в клініці та спорті ", а також до складання державних іспитів «Медико-біологічні основи фізичної культури і спорту» для освітньо-кваліфікаційних рівнів "Бакалавр, "Спеціаліст». Методичні рекомендації розраховані на студентів II-VI курсів денної та заочної форми навчання напрямків підготовки: "Фізичне виховання ", "Спорт", "Здоров'я людини"; спеціальностей:"Фізичне виховання", "Фізична реабілітація", "Олімпійський та професійний спорт", викладачів фізичної культури, слухачів курсів підвищення кваліфікації.

 

Затвердженні на засіданні кафедри.

Протокол № 3 від 04.11. 2011р.

Затвердженні на засіданні

методичної ради ДДІФКІС

Протокол № 2

від 6 лютого 2012 р.

 

Мелешко В.І.

Спортивна біохімія в таблицях і схемах: методичні рекомендації для студентів денної та заочної форм навчання, тренерів, аспірантів, вчителів/ В.І.Мелешко.- Дніпропетровськ: ДДІФКіС, 2012-42с.

 

ЗМІСТ

 

1. Біохімія м'язів і м'язового скорочення……………………………………..…….4

2. Біоенергетика м'язової діяльності………………………………………………..6

3. Біохімічні зміни в організмі при виконанні вправ

різної потужності та тривалості………………………………………………….10

4. Біохімічні фактори втоми………………………………………………...............14

5. Біохімічна характеристика процесів відновлення при м'язової діяльності…..17

6. Біохімічні фактори спортивної робото спроможності……………………….....19

7. Біохімічні основи швидкісно-силових якостей спортсмена і методи їх

розвитку………………………………………………………………….………..22

8. Біохімічні основи витривалості спортсменів……………………………………23

9. Закономірності біохімічної адаптації в процесі спортивного тренування……27

10. Біохімічні основи раціонального харчування спортсменів……………………29

11. Біохімічний контроль в спорті………………………………………………..…32

12. Біохімічне обґрунтування методики занять фізичною культурою і

спортом з особами різного віку та статі…………………………….………….36

Література…………………………………………………………………..…………42

 

 

Розділ 1. Біохімія м'язів і м'язового скорочення

 

ТАБЛИЦЯ 1

Морфологічна, метаболічна і функціональна характеристики м'язових

Волокон

Характеристика	Тип волокон
ПС(І)	ШСа(2а)	ШС(ІІб)
Включення в роботу	Мала інтенсивність, на витривалість	Великої інтенсивності, короткочасну
Кількість волокон на мотонейроні	10-180	300-800	300-800
Поріг збудження мотонейронів	Низький	Високий	Високий
Розміри рухового нейрона	Малі	Великі	Великі
Розміри і кількість міофібрил	Малі	Великі	Великі
Мережа капілярів	Велика	Середня	Низька
Розвиток саркоплазматичного ретикулума	Низький	Високий	Високий
Наявність мітохондрій	Багато	Багато	Мало
Запаси білка міоглобіну	Великі	Середні	Малі
Запаси вуглеводів (глікогену)	Великі	Великі	Великі
Активність ферментів: АТФ-ази міозину	Низька	Висока	Висока
мітохондрій	Висока	Висока	Низька
гліколізу	Низька	Висока	Висока
Швидкість скорочення	Мала (110 мс)	Велика (50 мс)	Велика (50 мс)
Розвиток сили	Низький	Високий	Помірний
Стомлюваність	Слабка	Сильна	Сильна
Витривалість	Висока	Низька	Низька
Здатність накопичувати кисневий борг	Практично відсутня	Висока	Висока
Вміст окремих типів волокон у м'язах нижніх кінцівок людини,%: нетренованого
бігуна-марафонця
бігуна-спринтера

Рис. 1. Біохімія механізму скорочення і розслаблення м'язів

 

 

Рис. 2. Механізми ресинтезу АТФ в м'язах. В рамках представлені енергетичні субстрати і виділені назви механізмів

ТАБЛИЦЯ 2

Рис. 4. Утворення молочної кислоти в процесі гліколізу залежно від тривалості вправи

Рис. 5. Схема аеробного механізму ресинтезу АТФ, що включає процеси анаеробного перетворення (/) та аеробне окислення — тканинне дихання (//)

Рис. 6. Послідовність і внесок механізмів анаеробного і аеробного енергоутворення в енергетику різних вправ

Рис. 7. Відносний енергетичний внесок анаеробних (Ан) і аеробних (Ае) механізмів в забезпечення бігу на різні дистанції

Рис. 9. Механізми енергозабезпечення бігу на 400 м

 

Рис. 10. Механізми енергозабезпечення бігу на 800 м (а) та 1500 м (б)

Рис. 11. Механізми енергозабезпечення бігу на 10 000 м

Рис. 12. Механізми енергозабезпечення марафонського бігу (вказаний момент, коли унаслідок вичерпання запасів глікогену різко посилилося окислення жирів в працюючих м'язах)

ТАБЛИЦЯ 5

Рис. 13. Зміна концентрації лактату і глюкози у крові спортсменів

Відносної потужності

Зона потужності	Тривалість роботи	02-запит, л хв '	О2-борг, л • хв '	Основні шляхи ресинтезу АТФ	Основні джерела енергії	Трива- лість відновлення
Анаеробно-алактатна направленість
Максимальна	Від 2—3 до 25—30с	7—14	6-12	Крф-реакція, гліколіз	АТФ, КрФ глікоген	40-60 хв.
Анаеробно-гліколітична направленість
Субмаксимальна	Від 30-40 с до 3-5 хв.	20-40	(50— 90%)	Гліколіз, КрФ-реак- ція	КрФ, глікоген м'язів і печінки, ліпіди	2-5 год.
Змішана анаеробно-аеробна направленість
Велика	Від 3—5 до 40—50 хв.	50-150	20—30%	Аеробне окислення, гліколіз	Глікоген м'язів і печінки, ліпіди	5-24 год.
Аеробна направленість
Помірна	Від 50-60 хв. до 4-5 год і більш	500-1500	5 (до 10%)	Аеробне окислення	Переважно глікоген печінки і м'язів, ліпіди	Доба, декілька діб

Працюючих м'язах

 

Основні метаболіти	Концентрація метаболітів, ммоль ∙ кг^-1 сирої маси м'язів
у спокої	при стомленні
КрФ АТФ АДФ Креатин Неорганічний фосфат Водневі іони Лактат Глікоген	24,0 5,0 0,05 4,0 3,0 1,0 ∙ 10^-4 1,0 200,0	3,0 4,5 0,5 25,0 24,0 4,0 • 10 ^-3 25,0 75,0

Примітка. Приведені значення концентрації відносяться до молекул, що знаходяться в цитозольному розчині. Оскільки концентрація води в цитозолі складає приблизно 78% сирої маси м'язів, реальні значення концентрацій слід збільшити в 1,3 рази

 

 

Рис. 14. Внесок різних чинників в розвиток стомлення при виконанні короткочасних інтенсивних вправ

 

 

Рис. 15. Внесок різних чинників в розвиток втоми при тривалій м'язовій роботі

 

Рис. 16. Зміна концентрації глюкози, жирних кислот і лактату крові при виконанні тривалих вправ

 

Рис. 17. Зміна вмісту цукру в крові (а) і фізичної працездатності (б) при додатковому введенні глюкози (стрілки) у процесі тривалої роботи

Рис. 19. Швидкість видалення лактату з м'язів і крові в період відновлення

Рис. 20. Використання лактату що усувається в період відпочинку після

М'язової роботи

Рис. 21. Вплив вправ помірною інтенсивністю на швидкість видалення

Лактату з крові

 

Рис. 22. Зміна концентрації аланіну (а), піровиноградної кислоти (б) і аміаку (в) в крові в період відновлення після напруженої м'язової роботи

Спроможності

 

ТАБЛИЦЯ 11

Рис. 23. Динаміка показників приросту різних біоенергетичних функцій в

Рис. 25. Залежність максимальної м'язової сили від довжини саркомеру і кілько-

Рис. 26. Залежність вмісту білка актину від загального кількості креатину у скеле-

Тних м'язах

Рис. 27. Залежність максимальної потужності, що розвивається м'язом, від проце-

нтного вмісту БС-волокон: 1 — гіподинамія; 2 —контроль; 3 — бігуни на довгі

дистанції; 4 — спринтери; 5 — бігуни

Рис. 28. Залежність відносної сили від максимальної швидкості скорочення м'язів в швидко -і повільно-скорочувальних волокнах

 

 

Рис. 29 Залежність концентрації лактату в крові і потужності роботи від кількості

Спортсменів

 

ТАБЛИЦЯ 14

Рис. 30. Динаміка біохімічних змін у спортсменів при повторному виконанні ко-

Рис. 33. Динаміка біохімічних змін у спортсменів при тривалій безперервній роботі

Рис. 34. Біохімічні зміни у спортсменів при повторній роботі змішаної аеробно-анаеробної дії

 

Рис. 35. Біохімічні зміни у спортсменів при інтервальному тренуванні аеробної спрямованості

 

Спортсменів

ТАБЛИЦЯ 17

Рис. 39. Відносний внесок вуглеводів і жирів у енергетику бігу у залежності від його інтенсивності

ТАБЛИЦЯ 18

 

Рис. 40. Зміна запасів КрФ (1) і АТФ (2), вміст лактату в скелетному м'язі (3)

Навантаженнях

 

Гормон	Концентрація в крові, нг ∙ л^-1	Спрямованість зміни концентрації при фізичних навантаженнях
Адреналін Інсулін Глюкагон Соматотропін АКТГ Кортизол Тестостерон   Естрадіол Тироксин	0-0,07 1—1,5 70-80 1-6 10-200 50—100 3—12 (чоловіки) 0,1—0,3 (жінки) 70-200 50-140	↑ ↓ ↑ ↑ ↑   ↑   ↓ ↑   ↓ ↑

 

ТАБЛИЦЯ 26

 

Процесі тренування

 

Показники	Нетренований організм	Тренований організм
О2-борг загальний:   алактатний лактатний Креатинфосфат в чотириглавому м'язі стегна Креатінфосфокиназа: у спокої при анаеробному навантаженні Лактат крові: у спокої після фізичного навантаження   рН крові: у спокої при анаеробному фізичному навантаженні Глікоген м'язів	5—6 л (чоловіки) 3—4 л (жінки) 15—18% від загального 82—85% від загального 25 ммоль ∙ кг^-1 сирої тканини   20 умл. ед. • мг^-1 200—250 умов. ед. мг^-1     1—1,5 ммоль∙ л^-1   5—6 ммоль • л^-1     7,35—7,45 7,20   130 ммоль • кг^-1	13—15 л (чоловіки) 8—10 л (жінки) - - У 2—3 рази більше     - 500—600 умов. ед. • мг^-1     1—1,5 ммоль • л^-1'   10—15 ммоль • л^-1 (до 26 і більше)   7,35-7,45 6,90   50% і більше

Рис. 42. Схема проведення допінг контролю

Різного віку та статі

Темпи розвитку

 

1. Прискорений від 8-9 до 16-17 у дівчаток,

(акселерація) від 10-11 до 17-18 років у хлопчиків.

2. Середній - медіантний від 10-11 до 18-19 у дівчат,

(нормальний) від 12-13 до 20-21 року у юнаків.

3. Уповільнений від 12-13 до 20-21 у дівчат,

(ретардація) від 13-14 до 22-23 років у юнаків.

 

 

Таблиця 27

Витрата енергії у дітей та підлітків (у кал на 1 кг ваги) у спокої і при ходьбі (по Е. П. Кленова)

Вік, років	Дівчатка	Хлопчики	Енергетичні витрати на 1 метр шляху
Основний обмін	Ходьба	Основний обмін	Ходьба	Дівчатка	Хлопчики
8 років	28,6	89,7	38,9	94,9	1,28	1,36
12 років	22,7	73,6	34,8	86,3	1,05	1,23
16 років	22,6	72,2	26,1	63,8	1,03	0,91

Порівняння кисневої вартості роботи, виробленої підлітком і дорослим, показує, що підліток на виконання одного кілограмометра роботи споживає більше кисню. Наприклад, при навантаженні на велоергометрія організм дитини 8-9 років затрачує на 1 кг / м роботи в хв 7,6 мл О₂, а організм дорослого - 5,4 мл, тобто в 1,4 рази менше. Отже, з віком підвищується економічність м'язових зусиль. Підвищена витрата енергії у дітей та підлітків забезпечується інтенсивними окисними процесами. Чим молодша дитина, тим вищий у неї рівень окисних процесів. Це знаходить відображення у більш високому, ніж у дорослих, споживанні кисню на 1 кг ваги тіла.

 

Таблиця 28

Споживання кисню у спокої

Вік, роки
Споживання О2, мл/кг/хв	5,6	6,0	5,4	5,0	4,8	4,8	4,6	4,7

Таблиця 29

ЛІТЕРАТУРА

1. Волков Н.Н., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности. - Киев: Олимпийская литература, 2000 - 504с.

2. Биохимия: учебник для институтов физической культуры \ Под. ред. В.В. Меньшикова, Н.И. Волкова. - М.: ФиС, 1986. -384с.

3. Биохимия: Учебник для институтов физической культуры \Под ред. Н.Н.Яковлева. - М.: ФиС, 1974. - 344с.

4. Метаболизм в процессе физической \Под ред. М.Харгривса. - Киев: Олимпийская литература, 1998. - 288с.

5. Яковлев Н.Н. Биохимия спорта. - М.: ФиС, 1974. - 288с.

6. Яковлев Н.И. Химия движения: Молекулярные основы мышечной деятельности. - Л.: Наука, 1983. -192с.

7. Игнатьева Л.П., Герасимова А.А., Чуксеева Т.П., Биохимические основы спортивной работоспособности: Учебное пособие. - Волгоград: Волгоградская правда, 1987. - 88с.

8. Рогозкин В.А. Методы биохимического контроля в спорте. - Л.: Наука, 1990.- 156с.

9. Рогозкин В.А. Биохимическая диагностика в спорте. - Л.: ГИФК им. Лесгавта, 1988.-50с.

10. Мохан Рой, Глесон Майкл, Гринхафф Пауль Л. Биохимия мышечной деятельности и физической тренеровки. - Киев: Олимпийская литература, 2001.-296с.

 

 

В.І.Мелешко

СПОРТИВНА БІОХІМІЯ В ТАБЛИЦЯХ І СХЕМАХ

 

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

 

для самостійної роботи

з навчальних дисциплін «біохімія спорту», «основи біохімічного контролю в фізичній культурі і спорті», «біохімічні дослідження в фізичній культурі і спорті» для студентів ІІ –VI курсів денної та заочної форм навчання напрямків підготовки “Фізичне виховання ”, “Спорт” (ОКР “бакалавр”) та спеціальностей «фізичне виховання», «олімпійський та професійний спорт», «фізичне реабілітація» (ОКР «спеціаліст»)

 

 

Дніпропетровськ – 2012

Автор: Мелешко В.І. - к.б.н. доцент кафедри анатомії, біомеханіки і спортовноїх метрології ДДІФКіС

Рецензент:

Луковська О.Л. – к.мед.н.. доцент, зав.кафедрою фізіології та спортивної медицини ДДІФКіС

В методичних рекомендаціях наводиться довідковий матеріал, необхідний для самостійної підготовки студентів по темам навчальних дисциплін: «Біохімія спорту», с/к «Основи біохімічного контролю в фізичній культурі і спорті», "Біохімічні дослідження в фізичній культурі і спорті ", "Лабораторні дослідження в клініці та спорті ", а також до складання державних іспитів «Медико-біологічні основи фізичної культури і спорту» для освітньо-кваліфікаційних рівнів "Бакалавр, "Спеціаліст». Методичні рекомендації розраховані на студентів II-VI курсів денної та заочної форми навчання напрямків підготовки: "Фізичне виховання ", "Спорт", "Здоров'я людини"; спеціальностей:"Фізичне виховання", "Фізична реабілітація", "Олімпійський та професійний спорт", викладачів фізичної культури, слухачів курсів підвищення кваліфікації.

 

Затвердженні на засіданні кафедри.

Протокол № 3 від 04.11. 2011р.

Затвердженні на засіданні

методичної ради ДДІФКІС

Протокол № 2

від 6 лютого 2012 р.

 

Мелешко В.І.

Спортивна біохімія в таблицях і схемах: методичні рекомендації для студентів денної та заочної форм навчання, тренерів, аспірантів, вчителів/ В.І.Мелешко.- Дніпропетровськ: ДДІФКіС, 2012-42с.

 

ЗМІСТ

 

1. Біохімія м'язів і м'язового скорочення……………………………………..…….4

2. Біоенергетика м'язової діяльності………………………………………………..6

3. Біохімічні зміни в організмі при виконанні вправ

різної потужності та тривалості………………………………………………….10

4. Біохімічні фактори втоми………………………………………………...............14

5. Біохімічна характеристика процесів відновлення при м'язової діяльності…..17

6. Біохімічні фактори спортивної робото спроможності……………………….....19

7. Біохімічні основи швидкісно-силових якостей спортсмена і методи їх

розвитку………………………………………………………………….………..22

8. Біохімічні основи витривалості спортсменів……………………………………23

9. Закономірності біохімічної адаптації в процесі спортивного тренування……27

10. Біохімічні основи раціонального харчування спортсменів……………………29

11. Біохімічний контроль в спорті………………………………………………..…32

12. Біохімічне обґрунтування методики занять фізичною культурою і

спортом з особами різного віку та статі…………………………….………….36

Література…………………………………………………………………..…………42

 

 

Розділ 1. Біохімія м'язів і м'язового скорочення

 

ТАБЛИЦЯ 1