Специфические изменения в метаболизме спортсменов

Для людей, выполняющих легкую работу сидя, нужно 2400 - 2600 ккал в сутки, работающих с  большей мышечной нагрузкой, требуется 3400 - 3600 ккал, выполняющих тяжелую  мышечную работу - 4000-5000 ккал и выше. У тренированных спортсменов  при кратковременных интенсивных  упражнениях величина рабочего обмена может в 20 раз превосходить основной обмен. Потребление кислорода при  физической нагрузке не отражает общего расхода энергии, так как часть  ее тратится на гликолиз (анаэробный) и  не требует затраты кислорода.

Разность  между потребностью в 02 и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление 0^ и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это  время происходит возвращение кислородного долга. Кислород затрачивается на превращение  главного побочного продукта анаэробного  метаболизма - молочной кислоты в  пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатинфосфат) и восстановление запасов 02 в мышечном миоглобине.

Прием пищи усиливает энергетический обмен (специфическое  динамическое действие пищи). Белковая пища повышает интенсивность обмена на 25 - 30%, а углеводы и жиры - на 10% или меньше. Во время сна интенсивность  метаболизма почти на 10% ниже основного обмена. Разница между бодрствованием в состоянии покоя и сном объясняется тем, что во время сна мышцы расслаблены. При гиперфункции щитовидной железы основной обмен повышается, а при гипофункции - понижается. Понижение основного обмена происходит при недостаточности функций половых желез и гипофиза.

При умственном труде энерготраты значительно  ниже, чем при физическом. Даже очень  интенсивный умственный труд, если он не сопровождается движениями, вызывает повышение затрат энергии лишь на 2 - 3% по сравнению с полным покоем. Однако если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты  могут быть заметно большими. Пережитое  эмоциональное возбуждение может  вызывать в течение нескольких последующих  дней повышение обмена на 11 -19%.

Превращение и использование энергии. Энергетический эквивалент пищи

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: энергия сложных  органических соединений, поступивших  с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек  и животные получают энергию из окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химических связях молекул жиров, белков и углеводов. Все процессы жизнедеятельности  обеспечиваются энергией за счет анаэробного  и аэробного метаболизма. Получение  энергии без участия кислорода, например, гликолиз, (расщепление глюкозы  до молочной кислоты) называется анаэробным обменом.

В ходе анаэробного  расщепления глюкозы (гликолиза) или  ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы  в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Энергии, образующейся в ходе анаэробных процессов, недостаточно для осуществления активной жизни, реакции, происходящие с участием кислорода, энергетически более эффективны. Все процессы, генерирующие энергию с участием кислорода, называются аэробным обменом. При окислении сложных молекул химические связи разрываются, сначала органические молекулы распадаются до трехуглеродных соединений, которые включаются в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты), а далее окисляются до СО2 и Н2О.

Высвободившиеся в этих реакциях протоны и электроны  вступают в цепь переноса электронов, в которой кислород служит конечным акцептором электронов. Биологическое  окисление в сущности представляет собой "сгорание" вещества при  низкой температуре, часть энергии, высвобождающейся при окислении, запасается в высокоэнергетических фосфатных  связях аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ  является аккумулятором химической энергии и средством ее переноса, диффундируя в те места, где она  требуется. Общее количество молекул  АТФ, образующихся при полном окислении 1 моля глюкозы до СО2, и Н2О, составляет 25,5 молей. При полном окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении  молекулы углеводов.

Динамика  химических превращений, происходящих в клетках, изучается биологической  химией. Задачей физиологии является определение общих затрат веществ  и энергии организмом и того, как  они должны восполняться с помощью  полноценного питания. Энергетический обмен служит показателем общего состояния и физиологической  активности организма.  
Единица измерения энергии, обычно применяемая в биологии и медицине, - калория (кал). Она определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С. В Международной системе единиц (СИ) при измерении энергетических величин используется джоуль (1 ккал= 4,19 кДж).

Энергетический эквивалент пищи

Количество  энергии, выделяемой при окислении  какого-либо соединения, не зависит  от числа промежуточных этапов его  распада, т.е. от того, сгорело ли оно  или окислилось в ходе катаболических процессов. Запас энергии в пище определяется в колориметрической  бомбе - замкнутой камере, погруженной  в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную  чистым О2 и поджигают. Количество выделившейся энергии определяется по изменению  температуры воды, окружающей камеру.

При окислении  углеводов выделяется 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г), окисление 1 г жира дает 38,96 кДж (9,3 ккал). Запасание энергии в форме  жира является наиболее экономичным  способом длительного хранения энергии  в организме. Белки окисляются в  организме не полностью. Аминогруппы  отщепляются от молекулы белка и  выводятся с мочой в форме  мочевины. Поэтому при сжигании белка  в калориметрической бомбе выделяется больше энергии, чем при его окислении  в организме: при сжигании белка  в калориметрической бомбе выделяется 22,61 кДж/г 5,4 ккал/г), а при окислении  в организме - 17,17 кДж/г 4,1 ккал/г). Разница  приходится на ту энергию, которая выделяется при сжигании мочевины,

Обмен веществ и энергии 

В живых организмах любой процесс  сопровождается передачей энергии. Энергию определяют как способность  совершать работу. Специальный раздел физики, который изучает свойства и превращения энергии в различных  системах, называется термодинамикой. Под термодинамической системой понимают совокупность объектов, условно выделенных из окружающего пространства.

Термодинамические системы разделяют на изолированные, закрытые и открытые. Изолированными называют системы, энергия и масса  которых не изменяется, т.е. они не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Закрытые системы  обмениваются с окружающей средой энергией, но не веществом, поэтому их масса  остается постоянной.

Открытыми системами называют системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и  энергией. С точки зрения термодинамики  живые организмы относятся к  открытым системам, так как главное  условие их существования - непрерывный  обмен веществ и энергии. В  основе процессов жизнедеятельности  лежат реакции атомов и молекул, протекающие в соответствии с  теми же фундаментальными законами, которые  управляют такими же реакциями вне  организма.  
Согласно первому закону термодинамики энергия не исчезает и не возникает вновь, а лишь переходит из одной формы в другую.

Второй  закон термодинамики утверждает, что вся энергия, в конце концов, переходит в тепловую энергию, и  организация материи становится полностью неупорядоченной. В более  строгой форме этот закон формулируется  так: энтропия замкнутой системы  может только возрастать, а количество полезной энергии (т.е. той, с помощью  которой может быть совершена  работа) внутри системы может лишь убывать. Под энтропией понимают степень неупорядоченности системы.

Неизбежная  тенденция к возрастанию энтропии, сопровождаемая столь же неизбежным превращением полезной химической энергии  в бесполезную тепловую, заставляет живые системы захватывать все  новые порции энергии (пищи), чтобы  поддерживать свое структурное и  функциональное состояние. Фактически способность извлекать полезную энергию из окружающей среды является одним из основных свойств, которые  отличают живые системы от неживых, т.е. непрерывно идущий обмен веществ и энергии является одним из основных признаков живых существ. Чтобы противостоять увеличению энтропии, поддерживать свою структуру и функции, живые существа должны получать энергию в доступной для них форме из окружающей среды и возвращать в среду эквивалентное количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.

Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.

Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим  названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных  реакций. Эти реакции протекают  не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм можно разделить  на два взаимосвязанных, но разнонаправленных  процесса: анаболизм (ассимиляция) и  катаболизм (диссимиляция).

Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов). Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Например, включение аминокислот в синтезируемые клеткой белки в соответствии с инструкцией, содержащейся в генетическом материале данной клетки.

Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот (примерно б г/день).

Катаболизм  обеспечивает извлечение химической энергии  из содержащихся в пище молекул и  использование этой энергии на обеспечение  необходимых функций. Например, образование  свободных аминокислот в результате расщепления поступающих с пищей  белков и последующее окисление  этих аминокислот в клетке с образованием СО2, и Н2О, что сопровождается высвобождением энергии.

Процессы  анаболизма и катаболизма находятся  в организме в состоянии динамического  равновесия. Преобладание анаболических  процессов над катаболическими  приводит к росту, накоплению массы  тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние  равновесного или неравновесного соотношения  анаболизма и катаболизма зависит  от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в  старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой  организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.

• Превращение и использование энергии Энергетический эквивалент пищи
• Определение уровня метаболизма Основной обмен
• Обмен веществ
• Питание

• У нас есть скидки!!!

•  
  Оптовая скидка (от трёх работ)! 
  Заочникам скидка 10%! 
  Виртуальная скидка ! Подробнее >>

• Каталог :: Медицина

• Поиск:  
  Только в этой теме Только в названии работы

• Реферат: Изменения в организме во время физической нагрузки

•                       НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ                     
•                                 им А.А.Богомольца                               
•                                                              кафедра физкультуры
• Реферат на тему:
• ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ВО ВРЕМЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
•                                                                 студента 3 курса
• 3 группы, 2 мед. ф-та
•                                                              Шепетько Александра
•                                    Киев – 1998                                  
• Физическая работа делится на два вида, динамическую и статическую.
• Динамическая работа выполняется тогда, когда в физическом смысле происходит
• преодоление сопротивления на определенном расстоянии В этом случае (например,
• при езде на велосипеде, подъеме на лестницу или в гору) работа может быть
• выражена в физических единицах (1 Вт = 1 Дж/с = 1 Нм/с) При положительной
• динамической работе мускулатура действует как «двигатель», а при
• отрицательной динамической работе она играет роль «тормоза» (например, при
• спуске с горы) Статическая работа производится при изометрическом мышечной
• сокращении. Так как при этом не преодолевается никакое расстояние, в
• физическом смысле это не работа; тем не менее организм реагирует на нагрузку
• физиологическим напряженней. Проделанная работа в этом случае измеряется как
• произведение силы и времени.
• Физическая активность вызывает немедленные реакции различных систем органов,
• включая мышечную, сердечно-сосудистую и дыхательную. Эти быстрые
• адаптационные сдвиги отличаются от адаптации, развивающейся в течение более
• или менее длительного срока, например в результате тренировок. Величина
• быстрых реакций служит, как правило, непосредственной мерой напряжения.
• Немедленные реакции обусловлены изменением большого количества параметров, в
• частности, изменением мышечного кровоснабжения. В покое кровоток в мышце
• составляет 20 40 мл • мин ^- ' • кг ^- '. При
• экстремальных физических нагрузках эта величина существенно возрастает,
• достигая максимума, равного 1,3 л-мин ^{- 1} •кг ^{- 1} у
• нетренированных лиц и 1,8 л-мин ^- ' -кг ^- ' у лиц,
• тренированных на выносливость. Кровоток усиливается не мгновенно с началом
• работы, а постепенно, в течение не менее 20-30 с; этого времени достаточно,
• чтобы обеспечить кровоток, необходимый для выполнения легкой работы. При
• тяжелой динамической работе, однако, потребность в кислороде не может быть
• полностью удовлетворена, поэтому возрастает доля энергии, получаемой за счет
• анаэробного метаболизма.
• Обмен веществ в мышце. При легкой работе получение энергии происходит по
• анаэробному пути только в течение короткого переходного периода после начала
• работы; в дальнейшем метаболизм осуществляется полностью за счет аэробных
• реакций с использованием в качестве субстратов глюкозы, а также жирных кислот
• и глицерола. В отличие от этого во время тяжелой работы получение энергии
• частично обеспечивается анаэробными процессами. Сдвиг в сторону анаэробного
• метаболизма (приводящего к образованию молочной кислоты) происходит в
• основном из-за недостаточности артериального кровотока в мышце, или
• артериальной гипоксии Кроме этих «узких мест» в процессах энергообеспечения и
• тех, что временно возникают сразу же после начала работы, при экстремальных
• нагрузках образуются «узкие места», связанные с активностью ферментов на
• различных этапах метаболизма. При накоплении большого количества молочной
• кислоты наступает мышечное утомление. После начала работы требуется
• некоторое время для увеличения интенсивности аэробных энергетических
• процессов в мышце. В этот период дефицит энергии компенсируется за счет
• легкодоступных анаэробных энергетических резервов (АТФ и креатин-фосфата).
• Количество макроэргических фосфатов невелико по сравнению с запасами
• гликогена, однако они незаменимы как в течение указанного периода, так и для
• обеспечения энергией при кратковременных перегрузках во время выполнения
• работы.
• Во время динамической работы происходят существенные адаптационные сдвиги в
• работе сердечно-сосудистой системы. Сердечный выброс и кровоток в работающей
• мышце возрастают, так что кровоснабжение более полно удовлетворяет
• повышенную потребность в кислороде, а образующееся в мышце тепло отводится
• в те участки организма, где происходит теплоотдача.
• Во время легкой работы с постоянной нагрузкой частота сокращений сердца
• возрастает в течение первых 5-10 мин и достигает постоянного уровня; это
• стационарное состояние сохраняется до завершения работы даже в течение
• нескольких часов. Во время тяжелой работы, выполняемой с постоянным усилием,
• такое стабильное состояние не достигается; частота сокращений сердца
• увеличивается по мере утомления до максимума, величина которого неодинакова
• у отдельных лиц (подъем, обусловленный утомлением). Даже после завершения
• работы частота сердечных сокращений изменяется в зависимости от имевшего
• место напряжения. После легкой работы она возвращается к первоначальному
• уровню в течение 3-5 мин; после тяжелой работы период восстановления
• значительно дольше – при чрезвычайно тяжелых нагрузках он достигает
• нескольких часов. Другим критерием может служить общее число пульсовых ударов
• свыше начальной частоты пульса в течение периода восстановления; этот
• показатель служит мерой мышечного утомления и, следовательно, отражает
• нагрузку, потребовавшуюся для выполнения предшествующей работы.
• Ударный объем сердца в начале работы возрастает лишь на 20 30%, а после этого
• сохраняется на постоянном уровне. Он немного падает лишь в случае
• максимального напряжения, когда частота сокращений сердца столь велика, что
• при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполниться кровью. Как у
• здорового спортсмена с хорошо тренированным сердцем, так и у человека, не
• занимающегося спортом, сердечный выброс и частота сокращений сердца при
• работе изменяются приблизительно пропорционально друг другу, что обусловлено
• этим относительным постоянством ударного объема.
• При динамической работе артериальное кровяное давление изменяется как функция
• выполняемой работы. Систолическое давление увеличивается почти
• пропорционально выполняемой нагрузке, достигая приблизительно 220 мм рт.
• ст. при нагрузке 200 Вт. Диастолическое давление изменяется лишь
• незначительно, чаще в сторону снижения. В системе кровообращения,
• функционирующей под низким давлением (например, в правом предсердии) давление
• крови во время работы увеличивается мало; отчетливое его повышение в этом
• участке является патологией (например, при сердечной недостаточности).
• Потребление организмом кислорода возрастает пропорционально величине и
• эффективности затрачиваемых усилий. При легкой работе достигается стационарное
• состояние, когда потребление кислорода и его утилизация эквивалентны, но это
• происходит лишь по прошествии 3-5 мин, в течение которых кровоток и обмен
• веществ в мышце приспосабливаются к новым требованиям. До тех пор пока не
• будет достигнуто стационарное состояние, мышца зависит от небольшого
• кислородного резерва, который обеспечивается 0₂, связанным с
• миоглобином, и от способности извлекать больше кислорода из крови. При тяжелой
• мышечной работе, даже если она выполняется с постоянным усилием, стационарное
• состояние не наступает; как и частота сокращений сердца, потребление кислорода
• постоянно повышается, достигая максимума.
• С началом работы потребность в энергии увеличивается мгновенно, однако для
• приспособления кровотока и аэробного обмена требуется некоторое время; таким
• образом, возникает кислородный долг. При легкой работе величина кислородного
• долга остается постоянной после достижения стационарного состояния, однако при
• тяжелой работе она нарастает до самого окончания работы. По окончании работы,
• особенно в п<span class="