Біологіологічна хімія
ЗМІСТ
Вступ
- Біль в м’язах (крепатура):
- Визначення
- Причини та механізми виникнення
- Гіпотеза про ушкоджений м’яз
- Гіпотеза про ушкодження сполучної тканини
- Гіпотеза про метаболічне нагромадження
- Гіпотеза про молочну кислоту
- Гіпотеза про локалізований спазм рухових одиниць
- Молочна кислота: друг чи ворог:
- Лактатний поріг
- Метаболічна розвилка
- Профілактика болю в м’язах
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
Біологіологічна хімія – це наука, що розкриває хімічні основи життєдіяльності організму.
Предметом вивчення є:
- якісний і кількісний хімічний склад живих організмів;
- перетворення речовин, що входять до складу організму і надішли до нього ззовні в процесі клітинного метаболізму;
- взаємозвязок процнсів перетворення хімічних речовин з функціями організму в нормі й при різних станах (спортивної діяльності, патології, вплив радіації та інших факторів зовнішнього середовища).
Біохімічні дослідження відіграють важливу роль у вивченні процесів адаптації організму до фізичних навантажень та інших впливів зовнішнього середовища, у знаходженні ефективних засобів і методів підвищення працездатності, регламентації спортивної роботи й відпочинку, відборі для занять спортом, оцінці рівня тренованості й раціональності харчування спортсменів, розробці шляхів реабілітації після фізичної перевтоми або спортивних травм.
Серед найбільш важливих
- встановлення та кількісна оцінка факторів, що лімітують рівень спортивних досягнень;
- вивчення біохімічного впливу різних засобів і методів тренування;
- вивчення біохімічних закономірностей розвитку адаптаційних змін в організмі при заняттях спортом;
- встановлення біохімічних критеріїв, що оцінюють ефеутивність тренувального процесу.
Тренеру і викладачу знання біохімії допоможуть більш ефективно організувати тренувальний процес, проводити контроль за змінами функціонального стану спортсменів, правильно використовувати засоби для підвищення працездатності і для прискорення відновлення.
Реабілітологу і рекреатору в
спорті знання біохімії
Біль в м’язах (крепатура)
Крепатура – біль в м’язах, викликаний нагромадженням токсинів (молочної кислоти), які виробляють при фізичному навантаженні.
Наукова назва „крепатури” –
синдром відстроченого м’
Виділяють два види болей в м’язах:
- Болі в м’язах, що виникають у процесі виконання тривалих вправ – виникають при тривалому виконанні вправ значної інтенсивності (робота „до відмови”) і пояснюється нагромадженням у м’язах продуктів метаболізму, що впливають на нервові закінчення й симптоми стомлення й болей в м’язах. Виникають ці болі безпосередньо в процеі виконання вправи і їх тривалість, як правило, не перевищує 2 – 4 годин.
- Болі в м’язах після вправ максимальної інтенсивності – виникають в результаті виконання силових вправ з більшим навантаженням, незвичних фізичних вправ або ексцентричних вправ. Вважається, що в результаті виконання подібних вправ, відбувається ушкодження м’язових волокон, що призводить до набряку м’язів і виникненню (СВМБ). Болі в м’язах цього виду виникають через кілька годин після вправи й можуть тривати більше тижня.
Для мінімізації больових відчуттів в процесі тренування необхідно знати причини й механізми виникнення СВМБ
Причини й механізми виникнення СВМБ
В якості основних, виділяють 3 причини виникнення СВМБ:
- Нагромадження молочної кислоти
- Ішемія м’язових волокон
- Ушкодження м’язових волокон
Причини про нагромадження молочної кислоти й ішемії м’язів – як фактори виникнення СВБМ – не одержали підтвердження, тому що ексцентричні вправи, що характеризуються високою інтенсивністю больових відчуттів, не викликають ішемії м’язів і відрізняються меншим нагромадженням молочної кислоти в м’язах. Крім того, в осіб з уродженим дефіцитом фосфорилази глікоген взагалі не розпадається до молочної кислоти, а болі в м’язах спостерігаються.
Найбільш ймовірною
Механізми ушкодження м’язових волокон
У
процесі виконання фізичних
- метаболічне ушкодження
- механічне ушкодження
При роботі великої напруженості й тривалості , особливо в умовах порушеного кровотоку в м’язі відбувається значне нагромадження продуктів метаболізму, особливо іонів водню, призводить до порушення внутрішньої структури міофібрил. Доведено також, що вільні окисні радикали, які є побічним ефектом метаболізму, здатні викликати окислювання ліпідів і ушкодження структури міофібрил. Проте, м’язові волокна мають захисну систему проти вільнихрадикалів, властиврсті якої підвищуються в процесі тренування. Вважається, що висока концентрація іонів Н+ і вільних радикалів у м’язі викликає ушкодження клітинних структур, що може призводити до появи СВМБ.
Ексцентричні вправи високої інтенсивності також викликають ушкодження м’язових волокон і СВМБ, незважаючи на те що ексцентричні вправи відрізняються меншими енерговитратами, меншим споживанням кисню й меншою продукцією лактату, при цьому не порушується кровообіг у м’язах й нагромадження водню не значне. Це дозволяє припустити, що існує популяція „слабких” – чутливих до навантажень - м’язових волокон, що ушкоджуються при значному навантаженні. Це ушкодження призводить до появи інтенсивного СВМБ, пов’язаних з підвищенням рівня м’язових ензимів в крові. Ці дані збігаються з дослідженням рівня міоглобіну при інфаркті міокарда. Гістологічні дослідження також показали місцеві розриви м’язових волокон з наступним відмиранням і відновленням. Однак у цьому випадку ушкодження мають механічне походження (у результаті сильної механічної напруги й примусового розтягнення м’яза). У результаті даного ушкодження наступає місцквий набряк м’язового волокна, що проявляється в настанні СВМБ.
Для уточнення механізмів, що
викликають появу СВМБ, було проведене
дослідження з вивчення впливу
короткочасного навантаження
Було проведено два
В другому експерименті, що проводився
за подібною методикою,
- ІМС вимірялася протягом тижня;
- Інтенсивність СВМБ - протягом 9 днів
В результаті експерименту вдалося з’ясувати, що вже один підхід силових вправ призводить до СВМБ тривалістю до 5 днів. Крім того, ексцентричні вправи призводять до виникнення болі в м’язах більшої інтенсивності і тривалості ніж статодинамічні вправи. Наприклад, після одного підходу ексцентричних вправ СВМБ протягом 3 днів реєструвалися на рівні 3 – 4 балів за шестибальною шкалою, в той час як після статодинамічного підходу інтенсивність больових відчуттів не перевищила трьох балів і самопочуття повністю нормалізується на третій день. Після одного тренувального заняття з використанням ексцентричних вправ, СВМБ тривав від 5 до 9 днів і відрізнялися максимальною інтенсивністю протягом 4 – 5 днів. Нормалізація самопочуття після статодинамічних тренувань відбулося на четвертий день.
Експеримент був побудований таким чином, що в першому експерименті і для тренування в ексцентричному режимі, фактор метаболічного ушкодження м’язів можна практично виключити. Незважаючи на це, і в першому і в другому випадках відзначалося СВМБ (у випадку ексцентричного тренування – максимальної інтенсивності). Це дозволяє припустити, що при нетривалій роботі основним фактором ушкодження м’язових волокон є сильна напруга, як правило, що виникає в процесі виконання ексцентричних вправ з максимальними навантаженнями.
Аналіз динаміки відновлення ІМС м’язів-згиначів колінного суглоба показав, що після виконанняексцентричних вправ відбувається більше зниження м’язової сили, чим після статодинамічного підходу. При цьому спостерігається протифазність процесу відновлення м’язової сили,що дозволяє припустити, що в цьому випадку відмова від роботи була викликана різними факторами стомлення, і, отже, відновлення протікає по різному.
Істотні розходження в
Отже, статодинамічний режим
Існує п’ять основних гіпотез про сутність і природу больових відчуттів в м’язах:
- Ушкоджений або розірваний м’яз;
- Ушкоджена сполучна тканина;
- Метаболічне нагромадження;
- Локалізований спазм;
- Молочна кислота.
Гіпотеза про ушкоджений або розірваний м’яз
Хок (1902) першим висловив припущення, що больові відчуття в м’язах можуть бути обумовленні певним пошкодженням в самому м’язі. Іншими словами, вони є безпосереднім результатом травми, обумовленої мікроскопічним розривом м’язових волокон. Однак, як вважає де Вріес, подібна травма зустрічається значно рідше, ніж думають спортсмени і тренери. Він підкреслює, що „якось нелогічно вважати, що тканина пошкоджується в результаті спеціально диференційованої функції”. В той же час вчений відзначає,що деякі види активності можуть приводити до больових відчуттів в м’язах, включаючи:
- інтенсивність скорочення в момент, коли м’яз перебуває в скороченому стані;
- м’язові скорочення, що вкл.чають різкі або некоординовані рухи. В цьому випадку деякі волокна можуть тимчасово піддаватися надмірному навантаженню, якщо повне навантаження діє на м’яз до того, як відбулося рекрутирування достатнього числа рухових одиниць;
- активність, що включає повторення того самого руху протягом тривалого періоду часу;
- балістичні рухи, оскільки наприкінці такого руху його припинення здійснюється м’язом і його сполучними тканинами, що викликає рефлекторні скорочення в той момент, коли м’яз форсовано подовжується.
Однак з моменту досліджень
де Вріеса були досягнуті
Мал.1.1.
Електронна мікрофотографія, що ілюструє
нормальне (звичайне) розташування філаментів
актину й міозину й конфігурацію Z-диска
в м’язі бігуна перед марафонським забігом
(а). Зразок м’яза, взятий відразу після
завершення марафонської дистанції (видно
ушкодження сакромера (б))
а
б
Мал.1.2, а. Схематичне
зображення передбачуваного розташування
цитоскелетних елементів в сакромері
і довкола неї
Отримані результати показують, що під
час надмірного навантаження Z-лінії виявляються
потенційною слабкою ланкою в скорочувальному
ланцюжку міофібрил (мал.1.2, а і б). В обох
сакромерах показане розташування проміжних
філаментів, що складають, головним чином,
з білка десміна, які зв’язують сусідні
міофібрили вздовж і впоперек в Z-лінії
й оточують її подвійною структурою. На
верхньому сакромері показане розташування
небуліна, що проходить паралельно актину
в І-диску. На нижньому сакромері показане
можливе місцезнаходження титина, що розтягує
на всю довжину сакромера і прикріплюється
до міозину в А-диску. Показано схематичне
зображення передбачуваних впливів інтенсивного
фізичного навантаження на екзосакромерну
систему проміжних філаментів.
Мал. 1.2,б
Схематичне зображення передбачуваних
впливів інтенсивного фізичного
навантаження на екзосаркомерну систему
проміжних філаментів
Вгорі – перед виконанням фізичного навантаження проміжні філаменти проходять між дотичними міофібрилами, з’єднуючи їх в Z-лінію і М-лінію, зберігаючи осьову структуру. Внизу після фізичного навантаження більшість міжміофібрилярних з’єднань руйнуються і Z-лінії втрачають свою поперечну структкру. Деякі Z-лінії повністю зникають, подвійна структура проміжних філаментів розщеплюється, що призводить до утворення нових саркомерів. Міозин нерідко втрачає своє центральне розташування в сакромері (мал1.2.б).
Для перевірки вірності цієї гіпотези
використовували також біохімічне тестування.
Ебрахем аналізував взаємозв’язок між
СВМБ і виділенням міоглобіну із сечею.
Вважається, що міоглобін виводиться з
м’яза в судинну систему під час м’язової
травми. Результати, отримані вченим, виявилися
непереконливими.
Гіпотеза про ушкоджену сполучну тканину
Крім скорочувальної тканини, у м’язі
може ушкоджуватися і сполучна тканина.
Результати досліджень, проведених Ебрахемом,
підтверджують теорію, відповідно до якої
виникнення СВМБ тісно пов’язане з подразненням
сполучної тканини. Проведені дослідження
продемонстрували наявність значної позитивної
кореляції між концентрацією гідроксипроліна
в сечі і суб’єктивній появі больових
відчуттів в м’язах. Гідроксипролін –
маркер продукту розпаду сполучної тканини
і індикатор метаболізму коланену. Талсон
і Армстронг також знайшли докази взаємозв’язку
між больовими відчуттями в м’язах
і подразненням або ушкодженням сполучної
тканини. Припущення основане на тому
факті, що ступінь пошкодження сполучних
тканин виявляється вище після ексцентричних
скорочень, внаслідок впливу на них більш
пасивної напруги.
Гіпотеза про метаболічне нагромадження
Відстрочене виникнення
Стауберг висловив припущення, що дискомфорт і набряк, що виникають при відстроченому виникненні больових відчуттів в м’язах, нагадують синдром міні-компартмента і що позаклітинний простір – головний сприяючий фактор. Фриден, Сфакіанос і Харгенс в своїх дослідженнях спостерігали збільшення тиску тихорєцької рідини в м’язах, що скорочувалися ексцентрично.хауел з своїми колегами запропонували порівняти м’яз з балоном, наповненим водою й поміщеним в нейлонову панчоху. „Наявність балона запобігає розтягування панчохи на всю довжину. Точно так рідина в набряку, що перебуває в тривимірній матриці ендомізія, перимізія і епімізія, буде обмежувати їх розтягання”. Саме підвищений обсяг рідини робить вплив пасивної напруги на панчоху. З цією напругою зв’язані відчуття болю, набряку і тугорухливості. Хауел з колегами висловили також припущення, що повільне розтягування з подоланням початкового бар’єра тугорухливості може „являти собою процес вижимання води з матрикса прим’язової сполучної тканини в інтерфасціальній площин”.
Слід відзначити цілий ряд проблем,
що виникають у зв’язку з висунутими припущеннями.
Найсильніші больові відчуття в м’язах,
як правило, після фізичних навантажень,
що включають вмконання ексцентричної
роботи, під час якої в момент скорочення
м’яз подовжується. Результати досліджень
показують, що ексцентричні скорочення
пов’язані з меншим споживанням енергії
або кисню, чим концентричні. Крім того,
в ряді досліджень більш висока електроміографічна
(ЕМГ) активність відзначена при виконанні
концентричної роботи з певним навантаженням,
на відміну від ексцентричної. І нарешті,
припущення про те, що підвищений внутрішньом’язовий
тиск є причиною больових відчуттів, спростовують
Д.А. Джонс, Ньюхем, Облетер і Джиамберардіно.
Підставою для цього є факт, що під час
ізометричних скорочень внутрішньом’язовий
тиск може збільшитися до кількох сотень
міліметрів ртутного стовпа. Однак цей
тиск не відчувається як больовий. Більше
того, навіть в больових м’язах ізометричні
скорочення не збільшують больових відчіттів.
Гіпотеза про молочну кислоту
Одне з перших і найбільш
популярних пояснень негайного
або відстроченого виникнення
больових відчуттів в м’язахзвязують
із нагромадженням продуктів розпаду,
і особливо молочної кислоти. Молочна
кислота – побічний продукт метаболізму
і утворюється тільки при відсутності
кисню. Отже, її нагромадження відбувається
при недостатньому кровопостачанні м’язів.
Таким чином, молочна кислота не є чинником,
що обумовлює больові відчуття після пасивних
вправ і більшості програм статичного
розтягування.
Гіпотеза про локалізований спазм рухових одиниць
Як затверджується в численних роботах де Вріеса, відстрочені локалізовані больові відчуття в м’язах, що виникають післявиконання незвичного фізичного навантаження, зумовлені тонічним, локалізрваним спазмом рухових одиниць, число яких коливається залежно від ступеня больових відчуттів:
- фізичне навантаження, що перевищує мінімальний рівень, призводить до певного ступеня ішемії (тобто тимчасового дефіциту кровопостачання) в активному м’язі;
- ішемія викликає біль в м’язі. Ймовірно, вона виникає в результаті передачі певної больової субстанції через мембрани м’язової клітини в тихорєцьку рідину, з якої одержує доступ до больових закінчень;
- результуючий біль згодом викликає захисне, рефлекторне, тонічне м’язове скорочення;
- тонічне скорочення потім викликає локалізовані ділянки ішемії в м’язовій тканині і, таким чином, виникає замкнуте коло, що веде до локального, тонічного м’язового спазму.
Використовуючи спеціально розроблене устаткування, де Вріес виявив позитивний взаємозв’язок між ступенем обумовлених фізичним навантаженням больових відчуттів і рівнем електричної активності м’яза. Він також виявив, що статичне розтягування приносить симптоматичне полегшення, а також виклкає істотне зниження електричної активності у больових м’язах.
При спробі повторити експеримент де Вріеса,
Ебрахем не зумів виявити значні зміни
ЕМГ в результаті обумовлених больових
відчуттів в м’язах. Не зуміли підтвердити
результати де Вріеса також Таланг, Торген
і Ньюхем з колегами. Більш того, згідно
сучасним даним, наявність підвищеної
електричної активності в розслаблених
больових м’язах представляється малоймовірним.
Це вказує на необхідність проведення
додаткових досліджень.
Молочна кислота: друг чи ворог?
Вживані нами вуглеводи
Метаболічна розвилка
Існує критична метаболічена
розвилка на кінці цього
У якому напрямку піруват буде рухатися при навантаженні?
Я впевнена, що це - основне питання,
що має великий вплив на
результати змагань. Я
Працююча м'язова клітина
В окремому м'язовому волокні,
що скорочується, частоту й тривалість
скорочень будуть визначати
Цілий працюючий м'яз
Тепер давайте поглянемо на м'яз в цілому, наприклад, vastus lateralis, м'яз групи чотириглавих при їзді на велосипеді. При низькому навантаженню гліколітичний потік низький і піруват, що виходить, в основному рухається в мітохондрії для окисного розщеплення. Оскільки навантаження мале, активні в основному повільні волокна. Ці волокна мають багато мітохондрій. Коли навантаження зростає, задіється більше волокон, і в них більш тривалий робочий цикл. Тепер потреба в АТФ зростає в раніше активних волокнах, приводячи до більш високого темпу утворення пірувату. Більша частка її тепер перетворюється в молочну кислоту, а не попадає в мітохондрії, завдяки конкуренції відповідних ензимів. Тим часом, починають працювати деякі швидкі рухові одиниці. Це збільшує лактатний потік з м'яза через меншу кількість мітохондрій у цих волокнах. Швидкість появи лактату в крові наростає.

- Біологічна дія радіаційного випромінювання. Аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище .
- Біологічна зброя
- Біологічна зброя
- Біологічна роль жирів
- Біологічне і соціальне в людині
- Біологічне і соціальне в людині
- Біологічні заходи боротьби з бур’янами
- Біографія Тараса Григоровича Шивченка
- Біографія українського історика М.Грушевського
- Біографія українського письменника Івана Драча
- Біографія Ф.М.Достоєвський
- Біодизель
- Біоетанол
- Біоетика та проблеми евтаназії