Архивы: Уроки

Обмен веществ и энергии — совокупность химических и физических превращений, происходящих в клетках и тканях живого организма и обеспечивающих его жизнеспособность.

Сущность обмена веществ или метаболизма заключается в последовательном потреблении организмом из внешней среды различных веществ, усвоении, использовании, накоплении и потери веществ и энергии в течение жизни, позволяющие организму самосохраняться, расти, развиваться, адаптироваться к окружающей среде и самовоспроизводиться.

Обменные процессы протекают в виде последовательных фаз:

1) извлечение энергии из органических веществ, попавших в организм с пищей;

2) превращение продуктов расщепления пищевых веществ в «строительные блоки» для синтеза веществ, специфических для организма;

3) синтез белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других элементов клетки;

4) синтез и разрушение тех биологически активных молекул, которые необходимы для осуществления специфических функций организма.

Назначение обмена веществ и энергии

во-первых, в обеспечении пластических нужд организма, то есть в доставке организму химических веществ, необходимых для построения его структурных элементов и восстановления распадающихся в организме и теряемых из организма веществ;

во-вторых, в обеспечении всех жизненных функций организма энергией.

Выделяют

• основной обмен (происходящий при полном покое)
• промежуточный обмен (совокупность химических превращений с момента поступления переваренных пищевых веществ в кровь до выделения продуктов обмена из организма).

Обмен веществ делится на два взаимосвязанных и одновременно протекающих в клетке процесса —

1. ассимиляцию (анаболизм)
2. диссимиляцию (катаболизм).

При анаболизме происходит биосинтез сложных веществ из более простых молекул-предшественников. При этом каждая клетка синтезирует характерные для нее белки, жиры, углеводы и другие соединения.

При катаболизме происходит расщепление крупных органических молекул до простых соединений с одновременным выделением энергии, которая запасается, главным образом, в виде АТФ.

Катаболизм относят к энергетическому обмену, обеспечивающему доставку к клеткам энергии, необходимой для жизнедеятельности.

В течение жизни наблюдаются разные количественные соотношения процессов ассимиляции и диссимиляции:

–в растущем организме преобладает ассимиляция; примерно в возрасте от 22—25 лет до 60 лет устанавливается относительное равновесие анаболизма и катаболизма;

–после 60 лет процессы диссимиляции несколько превышают процессы ассимиляции, что сопровождается изменениями функциональных возможностей различных систем организма.

Основные этапы обмена веществ и их значение

Основными веществами, необходимыми для жизнедеятельности организма являются белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины и вода.

Процессы обмена этих веществ имеют свои характерные особенности. Но на ряду с этим существуют общие закономерности, позволяющие выделить три этапа обмена веществ:

1) переработку пищевых продуктов в органах пищеварения,

2) межуточный обмен веществ,

3) образование конечных продуктов метаболизма.

Первый этап — это последовательное расщепление химических компонентов пищи в желудочно-кишечном тракте до низкомолекулярных структур и всасывание образовавшихся простых химических продуктов в кровь или лимфу.

Расщепление белков, жиров и углеводов происходит под влиянием специфических ферментов.

— белки расщепляются пептидами до аминокислот,

— жиры — липазами до глицерина и жирных кислот,

— сложные углеводы — амилазами до моносахаридов.

Энергетическая ценность первого этапа обмена веществ незначительна и состоит главным образом в переводе питательных веществ в простейшие формы, которые могут в дальнейшем служить энергетическим источником. Этими формами являются аминокислоты (около 20), три гексозы (глюкоза, фруктоза и галактоза), пентоза, некоторые более редкие сахара, глицерин и жирные кислоты. Они легко всасываются в кровь и лимфу, разносятся током крови к печени и периферическим тканям, где подвергаются дальнейшим превращениям.

Второй этап обмена веществ объединяет превращения аминокислот, моносахаридов, глицерина и жирных кислот.

Процесс межуточного обмена веществ приводит к образованию немногих ключевых соединений, которые обуславливают перекрестную взаимосвязь между отдельными путями обмена веществ, а также между процессами синтеза и распада; образно их называют метаболическим котлом, или общим котлом обмена веществ

Процессы межуточного обмена веществ приводят к синтезу видоспецифических белков, жиров и углеводов и их комплексов — нуклеопротеидов, фосфолипидов и др., то есть к образованию составных частей организма.

Наряду с этим процессы межуточного обмена служат основным источником энергии. При межуточных превращениях углеводов, жиров и белков освободившаяся энергия превращается в энергию особых химических соединений, так называемых макроэргами, то есть соединений, в которых накапливается много энергии.

В организме человека функцию макроэргов выполняют различные фосфорные соединения, главным образом аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Именно в АТФ аккумулируется 60—70% всей энергии, освобождающейся при межуточном обмене питательных веществ. И лишь 30—40% энергии, выделяющейся при окислении белков, жиров и углеводов, превращается в тепловую энергию и выделяется из организма во внешнюю среду в процессе теплоотдачи.

Третий этап обмена заключается в образовании и выделении конечных продуктов обмена.

Азотосодержащие продукты выделяются с мочой (главным образом), калом и в небольших количествах через кожу.

Углерод выделяется главным образом в виде СО2 через легкие и частично с мочой и калом.

Выделение водорода происходит преимущественно в виде воды через легкие и кожу, а также с мочой и калом.

Таким же путем экскретируются минеральные соединения.

Основные свойства мышц

Возбудимость – способность в ответ на действие раздражителя приходить в состояние возбуждения, в активное состояние;

Проводимость – способность проводить волну возбуждения вдоль всего мышечного волокна в обе стороны;

Сократимость – способность сокращаться или изменять напряжение при возбуждении.

Сократимость является основным свойством мышечной ткани и высшим проявлением возникшего в мышце процесса возбуждения.

Выделяют 2 вида мышечного сокращения: изотоническое и изометрическое

— при изометрическом сокращении мышца сокращена, но движения не происходит, длина ее не изменяется, работа мышцы носит статический характер (стояние, сидение).;

В чистом виде изотонического сокращения почти не бывает, так как сокращение отдельных мышц или их групп обычно связано с изменением их напряжения.

— при изотоническом сокращении мышцы происходит движение, длина ее изменяется, работа носит динамический характер.

Однако большинство двигательных актов являются промежуточными формами между изотонической и изометрической деятельностью.

Механизм сокращения

В основе мышечного сокращения лежит перемещение нитей актина относительно нитей миозина.

Нити актина двигаются, как по туннелю, между миозиновыми фибриллами.

Такое вклинивание актиновых нитей между миозиновыми приводит к уменьшению длины мышцы (изотоническое сокращение).

При изометрическом сокращении одни саркомеры сокращаются, другие растягиваются, что обеспечивает отсутствие изменения длины волокна.

В процессе скольжения нитей каждый мостик может сцепиться с одним актиновым участком, продвинуть нить актина на какое-то расстояние, затем отсоединиться от него и войти в контакт со следующим мостиком.

При действии однократного раздражителя на двигательный нерв (непрямое раздражение) или непосредственно на мышцу (прямое раздражение), мышца совершает одно сокращение и вновь расслабляется.

Сокращение под влиянием одного импульса носит название одиночного сокращения.

Время от начала раздражения до начала сокращения называют скрытным или латентным периодом. Он в скелетных мышцах человека длится тысячные доли секунды.

Продолжительность латентного времени зависит от силы раздражителя: чем сильнее раздражитель, тем при равных условиях короче латентный период.

В естественных условиях одиночного сокращения скелетных мышц не наблюдается, так как к ним нервные импульсы или волны возбуждения поступают по двигательным нервам из центральной нервной системы. В ответ на этот поток импульсов мышца отвечает более длительным сокращением, которое называется тетаническим, или тетанусом.

У человека тетаническое сокращение скелетной мышцы вызывается потоком нервных импульсов с частотой не менее 30, а обычно 50—70 в 1 с при произвольном сокращении, а при напряжении — 5—25. Наиболее благоприятный ритм нервных импульсов, вызывающий у человека максимальное тетаническое сокращение скелетной мышцы, колеблется от 100 до 200 в 1 с. Самое быстрое движение продолжается больше 0,1 с, а непрерывное сокращение мышц рук, ног и туловища может длиться в течение многих минут.

В организме человека аппарат движения представлен костями, их соединениями и скелетными поперечно­-полосатыми мышцами.

Только мышцы являются тем живым звеном в динамической цепи движения, которое, действуя на костные рычаги, изменяет положение тела человека или его частей.

Мышца, musculus, как орган имеет специфическую форму, определенную конструкцию и выполняет присущую только ей функцию.

1 — лобное брюшко затылочно-лобной мышцы; 2 — височная мышца; 3 — круговая мышца глаза; 4 — большая скуловая мышца; 5 — круговая мышца рта; 6 — жевательная мышца; 7 — мышца, опускающая угол рта; 8 — подбородочная мышца; 9 — грудино-ключично-сосцевидная мышца; 10 — грудино-подъязычная мышца; 11 — трапециевидная мышца; 12 — локтевой разгибатель запястья; 13 — разгибатель мизинца; 14 — разгибатель пальцев; 15 — локтевой сгибатель запястья; 16 — локтевая мышца; 17 — дельтовидная мышца; 18 — большая грудная мышца; 19 — передняя зубчатая мышца; 20 — трехглавая мышца плеча; 21 — двуглавая мышца плеча; 22 — плечевая мышца; 23 — плечелучевая мышца; 24 — длинный лучевой разгибатель запястья; 25 — лучевой сгибатель кисти; 26 — короткий лучевой разгибатель запястья; 27 — длинная мышца, отводящая большой палец кисти; 28 — короткий разгибатель большого пальца кисти; 29 — прямая мышца живота; 30 — наружная косая мышца живота; 31 — пирамидальная мышца живота; 32 — мышца, натягивающая широкую фасцию бедра; 33 — подвздошно-поясничная мышца; 34 — гребешковая мышца; 35 — длинная приводящая мышца; 36 — портняжная мышца; 37 — тонкая мышца; 38 — самая длинная прямая мышца бедра; 39 — латеральная широкая мышца бедра; 40 — медиальная широкая мышца бедра; 41 — икроножная мышца; 42 — камбаловидная мышца; 43 — передняя большеберцовая мышца; 44 — длинный разгибатель пальцев; 45 — длинный сгибатель пальцев; 46 — сухожилие длинного разгибателя пальцев; 47 — мышца, приводящая большой палец стопы.

1-затылочное брюшко затылочно-лобной мышцы; 2-трапециевидная мышца; 3-дельтовидная мышца; 4-трёхглавая мышца плеча; 5-двуглавая мышца плеча; 6-круглый пронатор; 7 и 23-плечелучевая мышца; 8-лучевой сгибатель запястья; 9-длинная ладонная мышца; 10-локтевой сгибатель запястья; 11-поверхностный сгибатель пальцев; 12 и 16-полуперепончатая мышца; 13-полусухожильная мышца; 14-тонкая мышца; 15-двуглавая мышца бедра; 17-икроножная мышца; 18-камбаловидная мышца; 19-короткая мышца, отводящая большой палец; 20-большая ягодичная мышца; 21-средняя ягодичная мышца; 22-наружная косая мышца живота; 24-широчайшая мышца спины; 25-передняя зубчатая мышца; 26-большая круглая мышца; 27-малая круглая мышца; 28-подостная мышца; 29-грудиноключично-сосцевидная мышца; 30-ременная мышца головы; 31-жевательная мышца; 32-полуостистая мышца; 33-височная мышца

Функции мышц

1. Скелетные мышцы построены из поперечно-полосатой мышечной ткани и поэтому способны к произвольным сокращениям.
2. Обеспечивают сохранение поз и положений тела.
3. Участвуют в движениях тела.
4. Обеспечивают дыхательные и глотательные движения
5. Защищают расположенные под ними внутренние органы и идущие между ними сосуды и нервы от внешних воздействий;
6. При сокращении мышц выделяется тепловая энергия, поэтому они участвуют в поддержании постоянства температуры тела.
7. Сокращение мышц передает душевное состояние человека в виде мимики и пантомимики.
8. Наличие в мышцах специфических нервных окончаний позволяет считать их компонентом двигательной анализаторной (сенсорной) системы.

Скелет, skeleton (от греч. skeletos — высохший, высушенный), представляет собой совокупность костей, образующих в теле человека твердый остов, обеспечивающий выполнение ряда важнейших функций

Функции скелета

Опорная функция.

Кости поддерживают прикрепляющиеся к ним мягкие ткани (мышцы, фасции), участвуют в образовании стенок полостей, в которых помещаются внутренние органы.

Функции рычагов.

Кости скелета выполняют функции длинных и коротких рычагов, приводимых в движение мышцами. В результате части тела обладают способностью к передвижению.

Защита органов.

Скелет образует вместилища для жизненно важных органов, защищает их от внешних воздействий.

Минеральный обмен.

Кости содержат значительное количество минеральных солей (кальция, фосфора, магния) и других элементов, которые участвуют в минеральном обмене.

Участие в кроветворении.

Костный мозг, находящийся в костях, участвует в образовании форменных элементов крови.

В процессе физического воспитания занимающихся обучают различным двигательным действиям в целях развития способности управлять своими движениями, а также в целях познания закономерностей движений своего тела.

При овладении техникой какого-либо двигательного действия вначале возникает умение его выполнять, затем, по мере дальнейшего углубления и совершенствования, умение постепенно переходит в навык.

Под двигательным умением понимается такая степень владения двигательным действием, которая характеризуется сознательным управлением движением, неустойчивостью к действию сбивающих факторов и нестабильностью итогов.

Двигательный навык — это оптимальная степень владения техникой действия, характеризующаяся автоматизированным (т.е. при минимальном контроле со стороны сознания) управлением движениями, высокой прочностью и надежностью исполнения.

Эффективность процесса обучения, продолжительность перехода от умения до уровня навыка зависят от:
1) двигательной одаренности (врожденные способности) и двигательного опыта обучающегося (чем богаче двигательный опыт, тем быстрее образуются новые движения);
2) возраста обучающегося (дети осваивают движения быстрее, чем взрослые);
3) координационной сложности двигательного действия (чем сложнее техника движения, тем длительнее процесс обучения);
4) профессионального мастерства преподавателя;
5) уровня мотивации, сознательности, активности обучающегося и др.