Изменение в организме при беге на 3000 метров

 

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Уральский государственный  университет физической культуры»

кафедра биохимии

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

ХАРАКТЕРИСТИКА БИОХИМИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ОРГАНИЗМЕ  ПРИ БЕГЕ НА 3000 МЕТРОВ –8 минут

по спортивной биохимии

 

 

 

Выполнил: студент 212 группы

Султанов Н.М.

Проверила:

 Хребтова  А.Ю.

 

 

 

 

 

Челябинск 2013

 

 

Содержание

1.Зона мощности, к которой  относится указанная работа. Соотношение  аэробных и анаэробных процессов  в организме при ее выполнении………… 3

2.Характеристика основного  механизма образования АТФ: энергетические  источники, краткое описание процесса, реакции, в которых образуется  АТФ (приведите уравнения реакций), конечные продукты………………………… 3                  

3. Энергетические показатели  основного пути энергообеспечения  (мощность, емкость, эффективность)  и биохимические факторы, которые  влияют на их величину………………………………………………………………………….. 4

4. Биохимические изменения  в мышцах, крови и моче спортсмена  при выполнении данной работы  и в период отдыха после  нее. Составьте график, отражающий  эти изменения…………………………………………………….  5

5. Укажите качество двигательной  деятельности, которое является  ведущим при выполнении данной  работы. Методы развития этого  качества. Методы контроля за уровнем развития данного качества……………………………… 6

6.ПОЛ (перекисное окисление  липидов). Этапы развития реакций  ПОЛ. 

Роль при  физических нагрузках……………………………………………….. 8

7. Антиоксидантные    системы    организма.    Ферментативные    и    неферментативные    антиоксиданты................................................................... 9

Список используемой литературы…………………………………………….. 11

 

 

 

 

 

 

\

 

 

Вид	Звания, разряды								Юношеские
	МСМК		МС	КМС		I	II	III	I		II	III
МУЖЧИНЫ
Бег, м (мин, с)
30	-	-		-	-		-	4,3		4,4	4,6	4,8
50	-	-		-	6,1		6,3	6,6		6,9	7,2	7,5
60	-	-		6,8	7,0		7,2	7,6		7,8	8,1	8,4
60 (авто)	6,70	6,84		7,04	7,24		7,44	7,84		8,04	8,34	8,64
100	-	10,4		10,7	11,1		11,7	12,4		12,8	13,4	14,0
100 (авто)	10,34	10,64		10,94	11,34		11,94	12,64		13,04	13,64	14,24
200	-	21,1		21,8	22,8		24,0	25,7		26,7	28,0	29,4
200 (авто)	20,84	21,34		22,04	23,04		24,24	25,94		26,94	28,24	29,64
300	-	-		33,8	35,3		37,3	40,0		41,5	43,4	46,0
300 (авто)	-	-		34,04	35,54		37,54	40,24		41,74	43,64	46,24
400	-	47,5		49,5	51,5		54,0	57,8		1.00,0	1.03,0	1.06,0
400 (авто)	45,80	47,74		49,74	51,74		54,24	58,04		1.00,24	1.03,24	1.06,24
800	1.46,3	1.49,0		1.54,5	2.00,0		2.09,0	2.20,0		2.28,0	2.35,0	2.50,0
800 (авто)	1,46,54	1.49,24		1.54,74	2.00,24		2.09,24	2.20,24		2.28,24	2.35,24	2.50,24
1000	2.18,0	2.21,0		2.27,0	2,35,0		2.47,0	3.00,0		3.10,0	3.25,0	3.40,0
1500	3.38,5	3.46,0		3.55,0	4.08,0		4.25,0	4.50,0		5.05,0	5.25,0	5.50,0
1 миля	3.56,0	4.03,5		4.13,0	4.26,0		4.45,0	5.10,0		5.37,5	6.07,5	-
3000	7.52,0	8.05,0		8.26,0	8.55,0		9.30,0	10.20,0		10.50,0	11.30,0	-
5000	13.30,0	14.00,0		14.35,0	15.20,0		16.25,0	17.50,0		18.50,0	20.30,0	-
10000	28.20,0	29.25,0		30.35,0	32.30,0		34.30,0	37.30,0		-	-	-

 

1. Зона мощности, к которой  относится указанная работа. Соотношение  аэробных и анаэробных процессов  в организме при ее выполнении.

На дистанции 3000м  наблюдается  зона большая  мощности (от 3 до 30 минут).

Источник Е лактатный и аэробный процессы. Для аэробных процессов возрастает по мере увеличение продолжительности работы:

• В качестве источников Е могут использоваться гликоген мышц и печени;

• Увеличение лактата и сдвиг рН значительны, но не максимальны;

• В моче обнаруживается белок (до 0,6%);

• Увеличивается содержание жирных кислот в крови.

 Анаэробно-аэробный режим  мышечной тренировки.

Энергообеспечение на дистанции 3000м, аэробный составляет 60%, анаэробный составляет 40% ,при прохождении дистанции за 8минут.

При работах субмаксимальной интенсивности, но большей длительности в условиях относительного кислородного голодания (когда интенсивность газообмена крови еще не успевает за интенсивностью метаболизма мышцы) изменения в пусковой фазе станут менее резкими, а сама пусковая фаза станет более короткой. Значение креатинкиназного пути значительно уменьшается, гликолиз еще эффективен. Тенденция к накоплению лактата сохраняется, однако, его концентрация растет медленнее.

Начинает включаться и  аэробное дыхание, но роль его еще  незначительна, т.к. многие ферменты заблокированы  низким уровнем pH (высоким содержанием кислот), неадекватно снабжение кислородом тканей. Субстратом для мышечной деятельности окажется не столько гликоген мышц, сколько глюкоза крови приносимая из печени, наряду с этим параллельно постепенной активации и преобладании аэробных процессов.

2.Характеристика основного  механизма образования АТФ: энергетические  источники, краткое описание процесса, реакции, в которых образуется  АТФ (приведите уравнения реакций), конечные продукты.

АТФ является непосредственным источником энергии не только различных  физиологических функций (мышечных сокращений; нервной деятельности, передачи нервного возбуждения, процессов  секреции и т. д.), но и происходящих в организме пластических процессов (построения и обновления тканевых белков, биологических синтезов).

Бег на 3000м характеризуется  устойчивым состоянием, уровень которого может быть различным, и преобладанием  дыхательного ресинтеза АТФ над анаэробным. Кислородный долг составляет всего от 15 до 30% кислородного запроса. Анаэробный ресинтез АТФ происходит в начале бега, постепенно уступая место дыхательному. В качестве субстратов окисления используется главным образом сахар, получаемый мышцами из крови.

Аэробный гликолиз – расщепляет глюкозу с участием кислорода  до углекислого газа и воды с образования 38 молекул АТФ. Протекает цитозоле и митохондрии.

Конечны продуктом аэробного гликолиза является пируват, а энергетический баланс складывается из 3 молекул АТФ образовавшихся в результате субстратного фосфорилирования.

Схема аэробного гликолиза:

1. глюкоза + АТФ гексокиназа глюкоза → 6 – фосфат + АДФ

2. фруктоза-6 фосфат + АТФ фосфофруктокиназа → фруктоза – 1,6 дифосфат + АДФ (-1 АТФ)

3. 1,3 дифосфоглицерит + АДФ → 3 фосфоглицерат + АТФ (+2АТФ)

4. фосфопируват + АДФ → пируват + АТФ (+2АТФ)

 

3. Энергетические показатели  основного пути энергообеспечения  (мощность, емкость, эффективность)  и биохимические факторы, которые  влияют на их величину.

Особенностью аэробной системы  является то, что образование АТФ  в клеточных органелах-митохондриях, находящихся в мышечной ткани происходит при участии кислорода, доставляемого кислородтранспортной системой. Это предопределяет высокую экономичность аэробной системы, а достаточно большие запасы гликогена в мышечной ткани и печени.

Для длительной физической нагрузки бег на длинные дистанции, данный источник энерообеспечения является основным. В аэробной системе энергия образуется из углеводов (прежде всего гликогена). Аэробная система включается в процесс энергообразования на 2-3-й минуте от начала физической нагрузки. Во время субмаксимальной нагрузки первыми включаются углеводы, текущие запасы которых ограничены. У хорошо тренированных спортсменов количество запасов углеводов составляет 700-800г. Этого количества достаточно для совершения непрерывной физической нагрузки в течение 60-90 минут.

Аэробная система энергообеспечения.

По сколько в аэробных превращения может вовлекаться очень широкий круг субстратов, метаболической емкость процесса (т.е. общее количество энергии, которое можно в нем получить) практически неограниченно. Конечный продукт(СО2 и Н2О) легко выводиться из организма.

 

МАКСИМАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ  КИСЛОРОДА И АНАЭРОБНЫЙ ПОРОГ

Величина максимального  потребления кислорода (V02max) - интегральный показатель, характеризующий суммарную  мощность как аэробных, так анаэробных систем энергообеспечения во время  максимальной физической нагрузки. Такой  нагрузке соответствует максимальное значение ЧСС. Поэтому имеется четкая взаимосвязь между величиной V02max и ЧССмакс. V02max выражается эта взаимосвязь в литрах потребленного кислорода за минуту совершения максимальной по интенсивности физической нагрузки. Так как спортсмены имеют различные антропометрические показатели (рост, вес), то V02max чаще выражается в мл/мин./кг, V02max у нетренированных мужчин (25-30 лет) составляет в среднем 40-45 мл/кг/мин. При регулярных тренировках V02 тах увеличивается до 50-55 мл/кг/мин. У элитных спортсменов в видах выносливости V02max превышает 80 мл/кг/мин.

 

 

4. Биохимические изменения  в мышцах, крови и моче спортсмена  при выполнении данной работы  и в период отдыха после  нее. Составьте график, отражающий  эти изменения.

Содержание молочной кислоты  в крови при беге на длинные  дистанции повышается меньше, чем  при беге на средние дистанции (до 80-120 мг%), причем в начале бега оно  больше, чем на финише. Чем выше тренированность  спортсмена, тем значительнее снижается  уровень молочной кислоты в крови  к финишу. Броски и ускорения на протяжении дистанции или во время  финиширования могут сильно изменять картину: в результате ускорения  начавший было снижаться уровень  молочной кислоты может снова  повыситься. Таким образом, изменение  содержания в крови молочной кислоты  при беге на длинные дистанции  находится в зависимости и  от тактики бега. В соответствии с повышением уровня молочной кислоты  происходит и понижение щелочных резервов крови.

Выделение молочной кислоты  с мочой и потом также меньше, чем при беге на средние дистанции; зато потеря фосфатов организмом несколько  больше. Белок в моче после бега на длинные дистанции появляется реже, причем количество его в среднем вдвое меньше, чем после бега на средние дистанции.

Изменения содержания сахара в крови не носят закономерного  характера; может быть как повышение  его, так и понижение, причем понижение  обычно наблюдается у легкозатормаживаемых спортсменов и является следствием уменьшения мобилизации сахара, а не углеводных запасов, организма. Кроме изменений в углеводном обмене.

5. Укажите качество двигательной  деятельности, которое является  ведущим при выполнении данной  работы. Методы развития этого  качества. Методы контроля за уровнем развития данного качества.

Скорость – это способность  совершать максимальное количество двигательных действий в минимальное  отрезок времени, а также координировать свои усилияв зависимости от внешних условий.

Скорость мышечного сокращения зависит от:

• Частота импульсация нейронов;

• Число активированных нейронов;

• Мощность потока ионов Са в мышечных волокон и развитие саркоплазматической сети;

• Величина АТФ - азной активности миозина;

• Возможности анаэробных энергетических процессов – креатифосфакиназного и гликолитического.

Сила - способность преодолевать внешнее сопротивление или противостоять  ему посредством мышечных напряжений. Различают абсолютную и относительную  силу:

- абсолютная сила - суммарная  сила всех мышечных групп, участвующих  в конкретном движении.

- относительная сила - проявление  абсолютной силы в пересчете  на кг веса человека.

Средствами развития силы мышц являются различные несложные  по структуре общеразвивающие силовые  упражнения, среди которых можно  выделить три основных вида:

- упражнения с внешним  сопротивлением (упражнения с тяжестями,  на тренажерах, упражнения с сопротивлением  партнера,

- упражнения с сопротивлением  внешней среды: бег в гору, по  песку, в воде и т.д.);

- упражнения с преодолением  веса собственного тела (гимнастические  силовые упражнения: отжимания в упоре лежа, отжимания на брусьях, подтягивание; легкоатлетические прыжковые упражнения и т.д.);

- изометрические упражнения (упражнения статического характера).

Наиболее распространены следующие методы развития силы:

- метод максимальных усилий (упражнения выполняются с применением  предельных или околопредельных отягощений до 90% от максимально возможного; в серии выполняется 1-3 повторений, за одно занятие выполняется 5-6 серий, отдых между сериями 4-8 минут);

- метод повторных усилий (или метод "до отказа") (упражнения  выполняются с отягощением до 70% от максимально возможного, которые  выполняются сериями до 12 повторений, в одном занятии выполняется  от 3 до 6 серий, отдых между сериями  от 2 до 4 минут);

- метод динамических усилий (упражнения выполняются с отягощением  до 30% от максимально возможного, в серии выполняется до 25 повторений, количество серий за одной  занятие от 3 до 6. Отдых между сериями от 2 до 4 минут).

Скоростно – силовые качества зависят главным образом от структурно – морфологических особенностей мышечного волокна и от развития процессов энергообеспечения работающих мышц.

Методы развития скоростно  – силовых качеств.

Метод максимальных усилий направлен на развития максимальной силы. Упражнения по структуре близки к соревновательным, они выполняются с предельным усилиям, небольшим количеством повторений (4 – 6 раз) и нерегламентированными интервалами отдыха (около 1,5 – 2 минут).

Метод поторных предельных упражнения. Применяется для усиления синтеза сократительных белков и увеличивается мышечной массы.

 

Выносливость - это способность  человека значительное время выполнять  работу без снижения мощности нагрузки ее интенсивности или способность  организма противостоять утомлению.

Компоненты выносливости:

1.Алактатный компонент.

Содержание креатинфосфата в мышцах, активность АТФ - азы миозина и ферменты.

Методы развития.

Нагрузки, по интенсивности  близки к максимальным (до 100%) продолжительности 2 – 3 секунд (не более 10секунд). В серии не рекомендуется делать больше 5 повторений. Во время отдыха между упражнения (1,5 – 3 минут).

2. Гликолитический анаэробный  компонент.

Обусловлен содержания гликогена в мышцах, количество и активностью ферментов гликолиза, а так же возможностями буферных систем к поддержанию кислотно - щелочного состояния в организме.

Методы развития.

Нагрузки продолжительности  от 30 секунд до 3 минут с мощностью, близкой к предельной. Упражнения повторять 3 -4 раза. Интервалы отдыха между ними могут быть равны продолжительности времени упражнения или постепенно сокращаться( 6, 4, 3 минут).

Должно увеличиваться  содержание гликогена и мощность, емкость гликолиза.

3. Аэробный компонент.

Зависит от:

1. запасы в организме доступных источников энергии и их поступление к работающим мышцам;

2. доставка кислорода к работающим мышцам;

3. возможности использования кислорода работающими мышцами.

Методы развития.

1. Однократное непрерывная работа: объем нагрузки от 30 минут до продолжительности 2 – 3 часа. Интенсивность упражнения требует значительно напряжения кардиореспираторная система.

2. Повторная работа: упражнения больше 3 – 6 минут, повторяющиеся нагрузок заставляет организм постоянно переключаться.

 

 

6.ПОЛ (перекисное окисление  липидов). Этапы развития реакций  ПОЛ.

Роль при  физических нагрузках.

Перекисное окисление  липидов (ПОЛ) — физиологический  процесс, постоянно нормально протекающий  в клеточных мембранах. Он участвует  в важной функции обновления клеточных  мембран, в регуляции активности мембранносвязанных ферментов, а также в биосинтезе ряда биологически активных веществ.  ПОЛ является инструментом обновления, модификации биомембраны клетки, составляет необходимое звено окислительного фосфорилирования в митохондриях, проведения нервного импульса. Он влияет на активность всех основных ферментных систем организма.

Сущность этого процесса понятна, если учесть, что в организме  существует два пути использования  кислорода — оксидазный и оксигеназный.    Первый (оксидазный) связан с окислением энергетических субстратов, реализуемых конечным звеном дыхательной цепи — цитохромоксидазой. При этом в результате четырехэлектронного восстановления кислорода образуется вода. Этот путь окисления не предусматривает включения кислорода в молекулу окисляемого субстрата и сопряжен с окислительным ресинтезом АТФ, являясь поэтому главным источником энергии в живых системах.  Другой путь использования кислорода (оксигеназный) характеризуется тем, что кислород полностью не восстанавливается. В результате присоединения к нему не четырех, а одного-трех электронов возникают высокоактивные формы кислорода, которые по существу являются свободными радикалами. Они способны активно реагировать с эндогенными субстратами, причем атом или молекула кислорода включаются в окисляемый субстрат.

Во время мышечной работы в организме возникают и нарастают  разнообразные биохимические и  функциональные сдвиги, приводящие, в  конечном счете, к снижению физической работоспособности и развитию утомления. Устранение этих негативных изменений осуществляется после работы, в процессе восстановления.

На этом этапе устраняются  продукты анаэробного обмена, главными из которых являются креатин и  лактат. Источником АТФ при восстановлении является тканевое дыхание, протекающее с достаточно высокой скоростью и потребляющее значительное количество кислорода. В качестве окисляемых субстратов чаще используются жирные кислоты. На устранение креатина требуется не более 5 мин. В течение этого времени наблюдается повышенное потребление кислорода, называемое алактатным кислородным долгом. Перекисное окисление является частным случаем жидкофазного окисления углеводородов. Оно представляет собой типичный цепной процесс с выраженным разветвлением. Может включить стадии неферментативного аутоокисления и ферментативные реакции. Ферментативный и неферментативный пути О. п. приводят к образованию свободных радикалов липидов в несколько основных            этапов: инициирование (зарождениецепи),  продолжение цепи ;

разветвление цепи ; обрыв    цепи молекулярные продукты,  молекулярные продукты,   молекулярные продукты, где RH — субстрат окисления (полиненасыщенная жирная кислота). В инициировании О. п. решающую роль играют так называемые активные формы кислорода, в первую очередь кислородные радикалы, содержащие неспаренные электроны. В результате одноэлектронного восстановления молекулярного кислорода О2 в клетках образуется супероксидный анион-радикал который возникает в электронпереносящей цепи митохондрий, хлоропластов, в реакциях, катализируемых некоторыми окислительными ферментами, при аутоокислении моноаминов и других соединений.

 

 

7. Антиоксидантные    системы    организма.    Ферментативные    и    неферментативные    антиоксиданты.

В организме токсическое  действие активных форм кислорода предотвращается  за счет функционирования систем антиоксидантной  защиты. В норме сохраняется равновесие между окислительными (прооксидантными) и антиоксидантными системами. Антиоксидантная система защиты представлена ферментными и неферментативными компонентами.

Ферменты антиоксидантной  системы:

супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза (глутатионпероксидаза), глутатионредуктаза. Наиболее активны эти ферменты в печени, почках и надпочечниках.

Супероксиддисмутаза превращает супероксидные анионы в пероксид водорода:

2О2- + 2Н+ → Н2О2 + О2

Супероксидисмутаза является мощным ингибитором свободнорадикального окисления в организме, защищающим биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты и др.) от окислительной деструкции. Супероксидисмутаза – индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется ПОЛ.

Каталаза является гемопротеином и катализирует реакцию разложения пероксида водорода:

2Н2О2 → 2Н2О + О2

В клетках каталаза локализована в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий «респираторного взрыва».

Глутатионпероксидаза – важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию пероксида водорода и пероксидных радикалов. Он катализирует восстановление пероксидов при участии трипептида глутатиона. SH-группа глутатиона служит донором электронов и, окисляясь образует дисульфидную форму глутатиона:

Н2О2 + 2НS-глутатион → 2Н2О + глутатион-S-S-глутатион

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

глутатион-S-S-глутатион + НАДФН+Н+ → 2 HS-глутатион + НАДФ+

Глутатионпероксидаза в качестве кофермента использует селен. При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

Неферментативные антиоксиданты:

1) Природные водорастворимые  антиоксиданты (витамин С; карнозин; таурин; восстановленные тиолы, содержащие SH-группы; цистеин; НS-КоА; белки, содержащие селен). Витамин С участвует в ингибировании ПОЛ с помощью двух механизмов. Во-первых, он восстанавливает окисленную форму витамина Е и поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С взаимодействует как восстановитель с водорастворимыми активными формами кислорода и инактивирует их.

2) Липофильные низкомолекулярные антиоксиданты, локализованные в мембранах клеток (витамин Е; β-каротин; КоQ; нафтахоиноны). Витамин Е – наиболее распространенный антиоксидант в природе, способен инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и тем самым предотвращать развитие цепи перекисного окисления. b-каротин, предшественник витамина А, также ингибирует ПОЛ. Уменьшение содержания этого антиоксиданта в тканях приводит к тому, что продукты ПОЛ начинают производить вместо физиологического патологический эффект.

Растительная диета, обогащенная  витаминами Е, С, каротиноидами, уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний сердечно-сосудистой системы, обладает антиканцерогенным действием. Действие этих витаминов связано с ингибированием ПОЛ и кислородных радикалов и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1.Михайлов, С.С. Спортивная  биохимия. 2004 г.

2. Меньшиков В.В., Волков  Н.И. Биохимия. 1986 г.

3.Соломина Т.В. Особенности  процессов энергообеспечения физических  нагрузок в циклических видах  спорта. 1987 г.

4.  Соломина, Т. В. Биохимия  обменных процессов: учеб. пособие /                     Т.В. Соломина - Челябинск, 2009. - 94 с.

5.  Биохимия. Учебник для  институтов физической культуры / под ред. В.В. Меньшикова и  Н.И. Волкова. -М. : ФиС, 1986.-384 с.