close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

931.Физиология обмена веществ и энергии

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ
КУЛЬТУРЕ, СПОРТУ, ТУРИЗМУ И РАБОТЕ С МОЛОДЕЖЬЮ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА
(ГЦОЛИФК)
Н.Н. ЗАХАРЬЕВА
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
И ЭНЕРГИИ
Москва-2011
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ
КУЛЬТУРЕ, СПОРТУ, ТУРИЗМУ И РАБОТЕ С МОЛОДЕЖЬЮ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА
(ГЦОЛИФК)
УДК 612.015.3 (07)
З-38
Н.Н. ЗАХАРЬЕВА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
И ЭНЕРГИИ
Москва-2011
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Автор: Захарьева Наталья Николаевна, доктор медицинских наук,
профессор кафедры физиологии РГУФКСМиТ
Учебно-методическое пособие «Рабочая тетрадь по теме «Физиология
обмена веществ и энергии» является учебно-методической литературой для
специалистов по физической культуре и спорту, в котором представлен
современный материал по важнейшим теоретическим и прикладным
аспектам обмена веществ и энергии и его изменений при мышечной
деятельности. В учебно-методическом пособии «Рабочая тетрадь по теме
«Физиология обмена веществ и энергии» представлены лекции по
«Физиологии обмена веществ и энергии» и «Пластический и энергетический
обмен», которые базируются на программе для студентов 3 курса,
разработанной коллективом кафедры физиологии РГУФКСМиТ. Материалы
курса лекций, практикум, тесты для контроля знаний могут быть
использованы как преподавателями профильных кафедр для подготовки к
лекционным и практическим занятиям, так и самими студентами для
изучения программного материала. Учебно-методическое пособие «Рабочая
тетрадь по теме «Физиология обмена веществ и энергии» иллюстрировано в
программе Power Point, что может быть использовано при любых формах
обучения студентов (очной, заочной, дистанционной), а также
использоваться спортсменами-разрядниками, сочетающими учебу со
спортивной карьерой, тренирующимися на спортивных базах и
выезжающими на соревнования.
©В.Н.Н. Захарьева
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.
Список терминологических сокращений
2.
Введение
3.
Лекция № 1 «Обмен веществ и энергии»
3.1. Общая характеристика понятия обмен веществ и энергии
3.2. Методы исследования энерготрат
3.3. Основной обмен энергии, понятие о потреблении кислорода,
кислородном долге и МПК
3.4. Расход энергии при различных видах трудовой и спортивной
деятельности
4.
Лекция № 2 «Пластический и энергетический обмен»
4.1. Понятие о пластическом и энергетическом обмене
4.2. Обмен белков в организме человека
4.3. Обмен углеводов в организме человека
4.4. Обмен жиров в организме человека
4.6. Характеристика влияния витаминов и микроэлементов на обмен
веществ в организме человека
4.7. Физиологические основы влияния занятий по физическому воспитанию
и спортивной тренировке на обменные процессы человека
4.8. Регуляция обмена веществ и энергии
5.
Практикум и ситуационные задачи по разделу «Физиология обмена
веществ и энергии
6.
Темы рефератов по разделу «Физиология обмена веществ и энергии»
7.
Вопросы тестового контроля по разделу «Физиология обмена веществ
и энергии»
8.
Заключение
9.
Литература
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. СПИСОК ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИХ СОКРАЩЕНИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ДК – дыхательный коэффициент.
КЭК – калорический эквивалент кислорода.
КСБ – концентрат сывороточного белка.
МПК – максимальное потребление кислорода.
ОО – основной обмен.
ЧСС – частота сердечных сокращений.
ЦНС – центральная нервная система.
2. ВВЕДЕНИЕ
Учебно-методическое пособие «Рабочая тетрадь по теме «Физиология
обмена веществ и энергии» является логическим изложением основных
разделов данной проблемы в дисциплине «Физиология человека», читаемой в
рамках подготовки бакалавров и специалистов в высших учебных заведениях
по физической культуре и спорту. Знание закономерностей физиологии
обмена веществ и энергии является обязательным условием для изучения
физиологии человека, формирует основы научного подхода в спортивном
отборе и, естественно, научной базой для разработки средств восстановления
и реабилитации спортсменов.
Цель учебно-методического пособия – ознакомить будущих тренеров
с современным пониманием проблемы физиологии обмена веществ и
энергии и его изменений при мышечной деятельности.
Важно, что особенности таких изменений могут быть индикаторами
адаптационных процессов к физическим нагрузкам и позволяют
контролировать степень интенсивности физиологических состояний при
мышечной деятельности; доброкачественные и неблагоприятные формы
утомлений после физических нагрузок; служить критерием полноценного
восстановления. В связи с вышеизложенным автором выделены конкретные
задачи, которые могут быть решены при использовании учебнометодического пособия: 1) основная характеристика обмена веществ, его
функций и факторов, на него влияющих; 2) изучение методов измерения
энерготрат человека; 3) отработка практических навыков, навыков
тестирования по разделу «Физиология обмена веществ и энергии» с
применением различных современных средств и методов тестирования
различного уровня сложности; 4) решение ситуационных задач.
Учебно-методическое пособие «Рабочая тетрадь по теме «Физиология
обмена веществ и энергии» иллюстрировано в программе Power Point, что
может быть использовано при любых формах обучения студентов (очной,
заочной, дистанционной), а также использоваться спортсменами5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разрядниками,
сочетающими
учебу
со
спортивной
карьерой,
тренирующимися на спортивных базах и выезжающими на соревнования.
Учебно-методическое пособие «Рабочая тетрадь по теме «Физиология
обмена веществ и энергии» позволит студентам как очного, так и
дистанционного обучения глубоко анализировать научно-методическую
литературу, содержащую материалы по разделу «Физиология обмена
веществ и энергии» и иметь навык применения полученных знаний для
грамотного и здоровьесберегающего построения программы спортивных
тренировок.
3. ЛЕКЦИЯ № 1
Понятие об обмене веществ и энергии
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1.
Обмен веществ и энергии.
2.
Методы исследования энерготрат.
3.
Основной обмен энергии, понятие о потреблении кислорода,
кислородном долге и МПК.
4.
Расход энергии при различных видах трудовой и спортивной
деятельности.
1. ПОНЯТИЕ ОБ ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
Для
нормальной
жизнедеятельности
организмам
приходится
непрерывно затрачивать энергию (снабжать ею работающие органы),
необходимо непрерывно поддерживать целостность структуры, заменяя
выходящие из строя элементы, удалять «осколки» отмирающих клеток,
отводить в окружающую среду тепло и «отходы» жизнедеятельности. Эти
процессы иногда идут весьма интенсивно. Например, мощность работающей
нервной клетки составляет около 0,123 Вт/г, каждый эритроцит в крови требует замены через 3-4 месяца работы, период полуобновления клеток в
печени равен двум суткам. Поэтому поддержание жизни требует
непрерывного расхода энергии и вещества.
Согласно первому закону термодинамики энергия не исчезает и не
возникает вновь. Организмы должны получать энергию в доступной для них
форме из окружающей среды и возвращать в среду соответствующее
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
количество
энергии в
форме,
менее пригодной для дальнейшего
использования.
Расход веществ и энергии восполняется в организме за счет воды,
пищи и кислорода, которые поступают в него извне. За сорок лет жизни
через организм взрослого человека проходит около 40 тонн воды, 6 тонн
пищи и более 8 млн литров (около 12 т) кислорода.
Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических
превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его
жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой состоит из
процессов ассимиляции и диссимиляции.
За счет ассимиляции происходит накопление пластических веществ,
идущих на формирование тканей организма, и происходит накопление
энергетических веществ.
За счет диссимиляции совершается распад химических веществ,
разрушение тканей и происходит освобождение энергии из энергетических
веществ, накопленных при ассимиляции.
Рис. 1.
Взаимосвязь ассимиляционных и диссимиляционных
процессов.
Суть метаболизма состоит в поступлении из внешней среды различных
веществ, в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
источников энергии и материала для построения структур организма и
выделении продуктов обмена во внешнюю среду.
Выделяют четыре специфические функции обмена:
1.
Извлечение энергии из окружающей среды в форме химической
энергии органических веществ.
2.
Превращение экзогенных веществ в макромолекулярные
компоненты клетки.
3.
Сборка белков, нуклеиновых кислот, жиров и других клеточных
компонентов.
4.
Синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы
специфической функции данной клетки.
Большая часть попадающих в организм веществ превращается там в
энергию. Эта часть особенно велика у организмов, поддерживающих
постоянную температуру тела, – у гомойотермных животных, к которым
относится и человек.
Освобождение энергии в организме происходит в результате сложных
химических реакций превращения белков, жиров и углеводов при участии
биологических катализаторов – ферментов.
Использование, освобожденной таким путем химической энергии в
организме
называют
энергетическим
обменом: именно
он
служит
показателем общего состояния и физиологической активности организма.
Общая интенсивность обменных процессов в течение жизни меняется.
Сразу после рождения человека скорость поступления в организм
питательных веществ превышает скорость их распада. Это обеспечивает рост
организма. К 17–19 годам различия в скорости процессов ассимиляции и
диссимиляции постепенно сглаживаются, в организме к этому времени
устанавливается динамическое равновесие между данными сторонами
обменных процессов. С этого времени рост организма по существу
прекращается, но процесс ассимиляции все же преобладает. В возрасте от 25
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
до 60 лет в процессе обмена веществ наблюдается равновесие, при котором
интенсивность процессов примерно равна. К старости в обменных процессах
начинает преобладать диссимиляция, что приводит к снижению биосинтеза
многих важнейших для жизнедеятельности организма веществ: ферментов,
структурных белков, легко доступных для использования источников
энергии. Происходит снижение функциональных возможностей различных
тканей, дистрофия мышц и снижение их силы, ухудшаются и качество
нервной регуляции деятельности органов и систем организма.
Следует отметить, что на всех этапах жизни человека интенсивность
обменных процессов достаточно высокая. Каждую секунду в организме
разрушается огромное количество разных веществ и одновременно
образуются новые вещества, необходимые организму. Так, в течение трех
месяцев половина всех белков в организме обновляется. За пять лет учебы у
студентов, например, ткань роговицы глаза обновляется 250 раз, а слизистая
оболочка желудка до 500 раз.
Физическая тренировка может обеспечить некоторое преобладание
процесса ассимиляции ряда веществ в организме над диссимиляцией, что
приводит в конечном итоге к увеличению биосинтеза и накоплению
сократительных белков, ферментов, энергетических субстратов и некоторых
других веществ.
Качественно и количественно такие изменения зависят от величины и
направленности физической нагрузки, методических особенностей самой
тренировки и ряда других сопутствующих ей факторов.
При напряженной мышечной нагрузке резко возрастают энергозатраты
организма и усиливается преобладание процесса диссимиляции. Из-за
энергетического
дефицита
притормаживается
активность
процесса
ассимиляции. Однако после завершения физической работы происходит
обратное
переключение
обмена
на
преимущественное
обеспечение
ассимиляционных процессов для восполнения истраченных энергетических
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
субстратов, восстановления структурных белков и др. веществ, необходимых
организму.
Общая интенсивность обменных процессов при этом возрастает,
обеспечивая быструю обновляемостъ тканей, создавая предпосылки для
повышенной функциональной активности. В этом заключается одна из
важнейших сторон положительного влияния физических упражнений на
организм человека во все периоды его жизни.
На
интенсивность
обменных
процессов
(ассимиляции
и
диссимиляции), кроме мышечной активности, оказывают влияние и другие
факторы: температура окружающей среды, температура самого организма,
уровень солнечной радиации, ряд других физических факторов и
экономических условий, качественный и количественный состав пищи и
многое другое.
Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается
обменом энергии. Человек получает энергию с потребляемой пищей и тратит
энергию на работу внутренних органов и систем, на физическую и
умственную работу.
При обеспечении энергетического равновесия (баланса) создаются
нормальные в физиологическом отношении условия развития организма.
Для характеристики энергетического обмена используется такой
показатель, как ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, – соотношение между
количеством энергии (потенциальной) поступающей в организм и
величиной энергетических трат.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС может быть:
А.
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ. Он наблюдается при избыточном
питании (поступление энергии превышает ее расход, накопление
энергетических веществ, прежде всего жира).
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Б.
ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ. Наблюдается при недостаточном пи-
тании, интенсивных тренировках (превышение расхода энергии над ее
поступлением).
В.
НУЛЕВЫМ. Наблюдается при сбалансированном питании
(расход равен поступлению энергии).
• Положительный азотистый баланс
в организме человека
формируется при употреблении 60 гр. в сутки полноценного белка
и отмечается у детей при интенсивном росте, у беременных женщин,
при выздоравливании.
• Отрицательный
азотистый
баланс
в организме человека
формируется за счет деградации белка 5 – 7 г/сут. (30–40 г/cут.
белка) – NH3 + норма содержания в плазме – до 40 М, синтез в
основном в почечных канальцах (из глутамина, возрастает при
метаболическом
ацидозе);
мочевина
(катаболизм
белков
и
пиримидинов); креатинин (2% креатина в сутки, скорость образования
креатинина
не
меняется
при
сепсисе,
травмах,
лихорадке,
креатининемия – признак почечной недостаточности); мочевая
кислота (катаболизм пуринов; отмечается нехватка отдельных
незаменимых ам/к-т, общее голодание, сахарный диабет, стресс,
гипоксия,
травмы,
воспалительные
процессы,
лихорадка,
аминоацидурия, протеинурия, злокачественные опухоли.
Энергетические затраты человека делятся на регулируемые и
нерегулируемые. Первые в зависимости от воли человека и условий
трудовой деятельности (например, занятия ФК и спортом) могут
увеличиваться или уменьшаться. Определяющими тут выступают объем
и характер мышечной работы. Чем больше физические затраты, тем выше
расход энергии (в покое энергозатраты 18-19 кал/кг мин.; медленный бег
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100–120; при занятиях настольным теннисом, бадминтоном 70–80, 90–
110; волейболом – 50–100, футболом – 120–150 (200); баскетболом – 150–
170 кал/кг мин.).
К нерегулируемым видам энергозатрат относятся:
-
расход энергии на основной обмен и поддержание необходимых
условий жизнеобеспечения систем кровообращения, дыхания, сердечнососудистой системы и терморегуляции.
Энергия основного обмена является постоянной величиной и в то же
время индивидуальна. Суточная величина основного обмена взрослого
человека среднего роста, средней массы (до 70 кг) составляет около 1700
ккал для мужчин, для женщин весом до 55 кг – 1400 ккал.
На величину основного обмена оказывают влияние состояние ЦНС и
интенсивность функции эндокринной системы, пол, возраст человека.
Величина основного обмена у женщин на 5–10% ниже, чем у мужчин; у
пожилых людей ниже на 10–15%, чем у молодых; у детей выше, чем у
взрослых. Прием пищи влияет на повышение расхода энергии, что в свою
очередь влияет на повышение основного обмена.
Для оценки энергетических затрат используются как лабораторные, так
и расчетные методы. Широко используются прямой и косвенный методы
калориметрии, а также метод суточного хронометража затрат энергии.
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОТРАТ. Практически вся
энергия, расходуемая организмом, в конечном итоге обращается в тепло.
Так, сердце при сократительной деятельности тратит на перемещение крови
только 7% энергии, остальные 93% превращаются в тепло. Но и эти 7%,
«запасенные» в виде кинетической энергии потока крови спустя какиенибудь двадцать секунд также переходят в тепло.
Исходя
из
этого,
измеряя
количество
тепла,
рассеиваемого
организмом, можно определить его энергетические затраты, а по ним – и
потребность организма в энергии. Такая оценка оказывается достаточно
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
полной потому, что вся энергия в организме запасается и расходуется в
единственной форме – в виде молекул АТФ.
А. На этом основан МЕТОД ПРЯМОЙ КАЛОРИМЕТРИИ,
который заключается в измерении количества тепла, выделяемого
организмом.
Впервые этот метод был использован в 1788 году ЛАВУАЗЬЕ и
ЛАПЛАСОМ на животных. В их опытах животные помещались в камеру,
окруженную рубашкой со льдом и изолирующим слоем при температуре
0ºС. Поскольку тепло не может поступать извне, любое прибавление его в
ледяной рубашке происходило за счет теплопродукции в организме
животного.
Рис. 2. Метод прямой калориметрии.
В современных системах прямой калориметрии ледяная рубашка
заменена циркулирующей жидкостью.
Для
вычисления
теплопродукции
используются
данные
о
теплоемкости жидкости, общем ее объеме и разности температур
поступающей в камеру и оттекающей жидкости.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Прямая калориметрия применяется редко в связи с дороговизной и
трудностью измерения с высокой точностью при отсутствии сложной
аппаратуры.
Б. В этом плане определенными преимуществами обладают методы
НЕПРЯМОЙ (КОСВЕННОЙ) КАЛОРИМЕТРИИ. Они достаточно
точны, дешевы и легко осуществимы.
После того как было выяснено, что освобождение энергии в организме
является следствием окислительных процессов, и чем интенсивнее они
протекают, тем больше поглощается кислорода и выделяется углекислоты,
было предложено судить о величине энергетического расхода по количеству
поглощаемого кислорода и образующейся углекислоты.
Этот
метод
КАЛОРИМЕТРИИ.
КАЛОРИМЕТРИИ
кислорода
получил
Исходным
является
соответствует
название
РЕСПИРАТОРНОЙ
моментом
РЕСПИРАТОРНОЙ
то, что каждому израсходованному литру
ЭКВИВАЛЕНТНОЕ
КОЛИЧЕСТВО
ОСВОБОЖДАЕМОЙ ЭНЕРГИИ.
Рис 3. Респираторная калориметрия
Это эквивалентное количество энергии определяется величиной
КАЛОРИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА КИСЛОРОДА (КЭК).
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КЭК называется количество энергии, освобождаемое при использовании 1 литра кислорода.
В разработке этого метода принимали участие Сеченов, Шатерников,
Пашутин, Холден, Дуглас и другие.
При этом методе производят газоанализ выдыхаемого воздуха с
определением объема поглощения кислорода и объема выделения
углекислоты. Количество энергии на единицу потребляемого кислорода
зависит от типа окисляющихся в организме веществ.
Углеводы дают около
Белки
Жиры
5,0 ккал/л,
4,8 ккал/л,
4,7 ккал/л.
Вследствие этого для перевода измеренных количеств поглощаемого
кислорода в энергетический эквивалент должен быть известен тип
«топлива».
Такую информацию дает определение ДЫХАТЕЛЬНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА, отношения выделяемой углекислоты к потребляемому
кислороду:
ДК = VСО2 / VО2.
Величина дыхательного коэффициента зависит от состава окисляемых
веществ. ДК при окислении углеводов равен 1,0; белков – 0,8; а жиров – 0,7.
По величине ДК находят энергетический эквивалент 1 литра
кислорода по специальной таблице. Затем определяют интенсивность
энергетического обмена, переводя объем поглощенного кислорода в
количество энергии.
Другой косвенный метод
– НЕПРЯМАЯ АЛИМЕНТАРНАЯ
КАЛОРИМЕТРИЯ – основан на энергетическом анализе пищевых
рационов.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Известно, что сгорание
1 г углеводов дает
1 г белка
1 г жиров
4,1 ккал;
4,1 ккал;
9,3 ккал.
Исходя из этого определяют калорийность принимаемой пищи и судят
по ней об энергозатратах.
Однако в организме поступление пищевых веществ и расход энергии
не всегда сбалансирован, что ведет к ошибкам при использовании этого
метода. Недостатком этого метода является и то, что необходимы
длительные отрезки времени для его использования.
Еще
РАСХОДА
один
косвенный
ЭНЕРГИИ
ПО
метод
– МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТАБЛИЦАМ,
НОМОГРАММАМ
И
ФОРМУЛАМ. В этом случае расход энергии определяется в зависимости от
веса, пола, роста и возраста.
3.
ОСНОВНОЙ
ОБМЕН
ЭНЕРГИИ,
ПОНЯТИЕ
О
ПОТРЕБЛЕНИИ КИСЛОРОДА, КИСЛОРОДНОМ ДОЛГЕ И МПК
Интенсивность энергетического обмена значительно варьирует и зависит от
многих факторов.
В зависимости от уровня активности организма и внешней среды
различают УРОВНИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА:
1.
Основной обмен.
2.
Обмен в состоянии относительного покоя.
3.
Энерготраты при функциональной активности различной
интенсивности.
4.
Энерготраты при напряженной физической работе.
ОСНОВНОЙ ОБМЕН (ОО) – это минимальное количество энергии,
затрачиваемой
на
поддержание
жизни,
т.н.
базальный
уровень
жизнедеятельности.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Более подробно ОСНОВНОЙ ОБМЕН может быть определен как
энергетические
затраты,
необходимые
для
поддержания
основных
физиологических функций организма при нормальной температуре тела и
температуре окружающей среды
20º
в
состоянии физического и
психического покоя через 12–14 часов после приема пищи.
Это определение предопределяет и условия измерения ОСНОВНОГО
ОБМЕНА:
УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА
1.
Утром.
2.
Натощак (через 12–16 часов после приема пищи).
3.
При комфортной температуре.
4.
В положении лежа.
5.
В состоянии психического покоя.
Эти стандартные условия измерения ОО отражают и основные
факторы,
влияющие на интенсивность обменных процессов у
человека:
1.
Интенсивность обменных процессов подвергается суточным
колебаниям – она возрастает утром и снижается ночью.
2.
В условиях физической и умственной нагрузки интенсивность
обмена возрастает.
3.
Потребление питательных веществ и их переваривание
повышает обмен, особенно если потребляется белок. Это называют
СПЕЦИФИЧЕСКИМ ДИНАМИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ ПИЩИ. Это
действие продолжается 12–16 часов. Белковая пища может повышать обмен
на 30%, смешанная пища – на 4–15%.
4.
Изменения температуры
окружающей
среды изменяет
интенсивность обмена. Охлаждение вызывает изменения в большей степени,
чем перегревание.
Кроме того, на основной обмен влияют:
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
изменение атмосферного давления (снижение барометричес-
кого давления вызывает некоторое повышение обмена);
б)
возраст (у взрослого человека уровень основного обмена в
среднем составляет 1500–1800 ккал).
У детей основной обмен выше (интенсивнее окислительные процессы)
и достигает 1.5-2.0 ккал/кг/час у детей раннего возраста. В возрасте от 20 до
40 лет основной обмен стабилен, а в пожилом возрасте снижается.
в)
пола (у мужчин основной обмен на 10 % выше, чем у женщин.
Причиной этого является разница в содержании жира в мужском и женском
организме. При расчете на единицу «обезжиренной массы тела» различия
между скоростью обменных процессов у мужчин и женщин исчезают.
МЫШЕЧНАЯ РАБОТА существенно изменяет интенсивность обмена, он
может иногда увеличиваться в 100 раз по сравнению с уровнем основного
обмена (ОО). Столь резкое увеличение ОО возможно лишь на несколько
секунд).
При этом увеличивается и
ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА –
объем утилизируемого организмом кислорода в единицу времени. Если в
условиях покоя в условиях покоя потребление кислорода равно 0,2-0,4
л/мин., то при работе оно увеличивается в несколько раз и при критических
мощностях может достигать своего максимума, достигая индивидуального
«кислородного потолка», т.н. максимального потребления кислорода (МПК).
МПК – это наибольшее количество кислорода, которое организм в
состоянии утилизировать во время интенсивной мышечной работы.
Величина МПК характеризует аэробную мощность – способность
расходовать энергию на мышечную работу за счет аэробных процессов.
Уровень МПК у данного лица зависит от его физического развития,
обусловленного как врожденными факторами, так и условиями жизни. МПК
увеличивается под влиянием систематической физической тренировки и
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
уменьшается при «сидячем» образе жизни. Поскольку МПК зависит от
размеров (массы) тела, для различных сопоставлений удобно относить
результаты измерений этого показателя к массе тела и выражать их в
миллилитрах потребления кислорода в минуту на 1 кг массы тела.
В практике в процессе тренировки иногда важно знать, на каком
аэробном уровне производится та или иная работа, допустим в % от МПК.
Для этого можно использовать определенную взаимосвязь уровня аэробной
производительности и частоты сердечных сокращений. Зная уровень ЧСС,
можно приблизительно предсказать и уровень развертывания аэробного
механизма.
РАССЧЕТ УРОВНЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА по ЧСС
ЧСС, уд/мин. % МПК
120–130
150
160
170
180
190 и выше
50%
60%
70%
75–80%
90%
100%
Потребление кислорода при физической нагрузке не отражает общего
расхода энергии. При начале работы, а на нее требуется определенное
количество энергии, потребление кислорода не сразу удовлетворяет эту
потребность. Со временем устанавливается стационарное состояние, при
котором потребность в кислороде удовлетворяется его притоком.
Разность между потребностью в кислороде и его потреблением
составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и
называется КИСЛОРОДНЫМ ДОЛГОМ.
После окончания работы потребление кислорода остается еще
некоторое время несколько более высоким по сравнению с уровнем покоя и
медленно возвращается к этому уровню. Принято говорить, что в это вр емя
происходит оплата кислородного долга.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислородный долг состоит из двух компонентов, или фракций, –
лактацидного и алактатного .
ЛАКТАЦИДНЫЙ ДОЛГ представляет собой добавочную энергию,
затрачиваемую на превращение главного побочного продукта анаэробного
метаболизма – молочной кислоты (лактата) в пировиноградную кислоту.
АЛАКТАТНЫЙ
ДОЛГ
представляет
собой
дополнительную
энергию, необходимую для рефосфорилирования креатинфосфата и для
восстановления запасов кислорода в мышечном миоглобине.
РАСХОД
4.
ЭНЕРГИИ
ПРИ
РАЗЛИЧНЫХ
ВИДАХ
ТРУДОВОЙ И СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Расход энергии человеком включает величину основного обмена и
энергию,
необходимую для
спортивной
и
других
выполнения
видов
профессионального
мышечной
деятельности.
труда,
Обычно
энергетические затраты рассчитываются в среднем за сутки. Они составляют
от 2400 ккал у тех, чья работа не связана с физическим трудом, и до 3200–
3500 и даже 4500 ккал у людей, занятых тяжелым физическим трудом.
По характеру выполняемой производственной деятельности и величине
энерготрат взрослое население может быть разделено на пять групп.
ГРУППЫ НАСЕЛЕНИЯ ПО ВЕЛИЧИНЕ ЭНЕРГОТРАТ
I. Работники умственного труда – 2400–2800 ккал.
II. Работники легкого физического труда – 2550–3000 ккал.
III. Работники среднего по тяжести труда – 2700–3200 ккал.
IV. Работники тяжелого физического труда – 3200–3700 ккал.
V. Работники особо тяжелого немеханизированного труда – до 4500
ккал.
Спортивная
деятельность
сопровождается
значительным
увеличением суточного расхода энергии – до 5500–6000 ккал. В дни усиленных тренировок и в дни соревнований в некоторых видах спорта (лыжные
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гонки, бег на длинные дистанции и др.) эти величины могут быть еще
больше.
Энерготраты при работе, которые рассчитываются на единицу
времени или на единицу пути, прямо пропорциональны ее мощности.
Суммарный же расход энергии зависит не только от мощности работы, но и
от ее длительности.
РАССЧЕТ СКОРОСТИ ЭНЕРГОТРАТ ПРИ РАБОТЕ
РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ
Максимальная мощность – до 2,0 ккал/с.
Субмаксимальная мощность – до 1,0 ккал/с.
Большая мощность – до 0,5 ккал/с.
Умеренная мощность – 0,25 ккал/с.
Мышечная работа необходима для нормальной жизнедеятельности
организма.
Количество
энергии,
затрачиваемое непосредственно
на
мышечную деятельность, должно быть не менее 1200–1300 ккал в сутки. В
связи с этим для лиц, не занимающихся физическим трудом, физические
упражнения особенно необходимы .
4.
ЛЕКЦИЯ
№ 2.
ПЛАСТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
ОБМЕН
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1.
2.
Понятие о пластическом и энергетическом обмене.
Обмен белков в организме человека.
3.
Обмен углеводов в организме человека.
4.
Обмен липидов в организме человека.
5.
Обмен витаминов и микроэлементов в организме человека.
6.
Физиологические основы влияния занятий по физическому
воспитанию и спортивной тренировке на обменные процессы человека.
7.
Регуляция обмена веществ и энергии.
4.1. Понятие о пластическом и энергетическом обмене
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под пластическим обменом подразумеваются такие процессы, в ходе
которых в клетках создаются новые соединения и новые структуры,
характерные для данного организма. Под энергетическим обменом
понимают такие превращения энергии, в ходе которых в результате
биологического
окисления
выделяется
энергия,
необходимая
для
жизнедеятельности клеток, тканей и всего организма в целом. Результатом
биологического окисления является образование углекислого газа, аммиака,
соединений фосфора, натрия, хлора, которые выделяются из организма, что
является заключительной стадией обмена веществ. Она осуществляется
кровью, легкими, потовыми железами, органами мочевыделения.
4.2. Характеристика обмена белков в организме
В качестве основных источников энергии в человеческом организме
используются белки, углеводы и жиры.
Белки – это органические вещества, состоящие из аминокислот,
которые являются основным «строительным» материалом для всего живого.
Наши кости, мышцы, кожа, кровь, лимфа, клетки, ткани – все они содержат
белок. Часть белков производится самим организмом, а часть поступает с
пищей. Запасы белков необходимо пополнять ежедневно. Организму вполне
достаточно 0,8 гр. на 1 кг веса тела. Белки – незаменимое вещество для роста
и развития организма. Количественная достаточность и биологическая
ценность белка в пищевом рационе человека создает оптимальную среду
организма, необходимую для высокой функциональной способности всех
систем организма для повышения общей работоспособности и устойчивости
к болезням. Нормальное содержание общего белка составляет 60–80 г/л.
Белки обеспечивают структурное построение и функции ферментов и
гормонов, связанных с ростом, развитием и регенерацией клеток и тканей
организма, выполняют защитные функции.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Белки участвуют в энергетическом балансе организма. Они имеют
особое значение, когда пища, которую мы употребляем, содержит
недостаточное количество углеводов и жиров.
Пищевые белки бывают животного и растительного происхождения.
Животные белки в большом количестве содержатся в мясе, рыбе, сыре,
яйцах, молоке; растительные содержатся в сое, орехах, различных крупах. В
идеале мы должны потреблять растительного белка столько же, сколько
животного, т.е. организму необходимо равновесие аминокислот.
Белковая
недостаточность
приводит к ряду морфологических
изменений и функциональных нарушений в большинстве систем организма.
Так, существенные нарушения возникают в эндокринной системе (гипофизе,
надпочечниках), в работе печени и др. систем.
Потребность в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой
деятельности, климатических и национальных особенностей и др.
К сожалению, большинство из нас потребляет белков больше, чем
необходимо организму. Нормальное содержание белков в плазме крови у
здорового человека составляет 60–80 г/л.
Повышают ли физические нагрузки потребности организма в белках?
Да! Поскольку мышцы содержат белки, многие думают, что чем больше
человек потребляет белков, тем мощнее станут его мышцы. Однако это не
так. Только регулярные физические нагрузки могут увеличить объем мышц,
их силу. Избыток в рационе питания белков отрицательно влияет на
здоровье, повышая нагрузки на печень и почки. При больших физических
нагрузках суточная потребность в белках возрастает до 170 грамм.
Конечным продуктов метаболизма белков являются аминокислоты.
Различают заменимые и незаменимые аминокислоты.
К незаменим аминокислотам относят метионин (0,7 г/сут.), лизин
(0,8 г/сут.), триптофан (0,2 г/сут.), фенилаланин (1,1 г/сут.), треонин (0,6
г/сут); «полузаменимые» – аргинин, гистидин (0,7 г/сут.), валин (1 г/сут.),
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лейцин
(1,1 г/сут.), изолейцин (0,8 г/сут.) (в скобках указана суточная
потребность в них).
Отсутствие в пище незаменимых аминокислот приводит к кахексии
(истощению). Неврогенная кахексия (алиментарная дистрофия) может
развиться у девочек-гимнасток и акробаток. Им приходится «держать» вес,
несмотря на рост и развитие организма, и при этом длительно голодать или
недоедать, а также употреблять низкокалорийную по калорийности пищу.
Чаще это состояние развивается у девушек истероидного типа и
характеризуется прогессивным исхуданием и отеками.
К заменимым аминокислотам относятся цистеин (0,7 г/сут.),
тирозин (1,1 г/сут.), аспартам, глицин, глутамат, глутамин, пролин, серин,
аспарагин, аланин.
В последние годы среди спортсменов широко применяются продукты
с высоким содержанием белка и других ингредиентов. Отечественные
специалисты создали легко усвояемые продукты, к которым относятся
высококалорийная белковая халва, особо питательный шоколад, а также
белково-углеводные питательные смеси. Установлено, что использование
халвы и орехово-белкового концентрата спортсменами как в перерыве между
тренировками, так и после соревнования нормализует обмен веществ и
способствует более быстрому восстановлению. Они рекомендуются
спортсменам, для которых особенно важна выносливость. К этой же группе
относятся протеиновые смеси или, как их называют спортсмены, протеины.
Это препараты, изготовленные из пищевого сырья в виде чистого мясного,
яичного, молочного, растительного, соевого, гидролизного протеинов.
Обычно они содержат 60–80% белка, хотя в продаже есть и чистые (почти
100 процентные) белки, а также питательные смеси, содержащие белок,
углеводы и прочие необходимые компоненты, так называемые «смеси для
роста», или «заменители пищи». Сывороточный протеин – наиболее
качественный из всех доступных протеинов. Еще в период подготовки к
Олимпиаде-80 в рацион питания велосипедистов-шоссейщиков сборной
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СССР (все стали олимпийскими чемпионами) был включен концентрат
сывороточного белка (КСБ), улучшающий адаптацию спортсменов. Хорош и
протеин из яиц. В нем несколько меньше разветвленных аминокислот, но
много серосодержащих. Из-за большого расхода разветвленных аминокислот
в ходе интенсивной тренировки их поступление становится одним из
важнейших факторов
питания
атлета.
Использование сывороточных
концентратов стимулирует восстановительные процессы и способствует
наращиванию мышечной массы.
Большой популярностью у профессиональных культуристов, спортсменов,
специализирующихся в других силовых видах, пользуются свободные
аминокислоты, то есть аминокислоты в чистом виде. Существует несколько
эффектов, возникающих при метаболизме аминокислот в организме
человека. Во-первых, аминокислоты – основной строительный материал, из
которого состоят все белки, в том числе мышечные. Во-вторых, многие из
них оказывают мощное анаболическое действие, сопоставимое с действием
стероидных препаратов. В-третьих, аминокислоты оказывают выраженное
действие на гормональный фон организма, стимулируя выработку ряда
гормонов. В-четвертых, некоторые аминокислоты служат резервным
источником энергии, предохраняя белок мышц от разрушения. Кроме того,
аминокислоты не нуждаются в сложных процессах переваривания в
организме, а поступают сразу в тонкий кишечник и всасываются в кровь.
Цикл преобразования аминокислот в организме после их поступления с
пищей начинается в печени, где существует своеобразная фабрика по
переработке
аминокислот.
Однако
производительность
печени
не
безгранична. Благодаря этому и достигается эффект транзита большого
количества свободных аминокислот непосредственно в мышцы и другие
ткани после тренировочной нагрузки.
Чтобы иметь представление о метаболизме аминокислот в организме
спортсмена, необходимо знать об особенностях воздействия на организм
отдельных аминокислот.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Алании может эффективно использоваться для увеличения концентрации
глюкозы в крови перед стартом или после тренировки (когда это особенно
необходимо спортсмену), стимулирует иммунитет.
Аргинин
оказывает выраженное анаболическое действие,
помогая
залечивать раны и участвуя в образовании коллагена, способствует
увеличению
концентрации
гормона
роста,
способен
повышать
иммуннореактивность организма. Эта аминокислота стимулирует работу
половых
органов
и,
следовательно,
выработку
тестостерона.
Аспарагин и аспарагиновая кислота участвуют в преобразовании углеводов в
энергию мышц и благодаря этому играют важную роль в механизмах
мышечного
сокращения.
Валин активно используется мышцами при физической нагрузке для
получения энергии, стимулирует рост.
Гистидин участвует в производстве красных и белых кровяных телец и
применяется при анемии.
Глицин способствует синтезу других аминокислот и входит в состав
структуры гемоглобина, влияет на использование запасов гликогена мышц и
печени. Обладает успокаивающим и антидепрессантным действием.
Глутамин стимулирует функции мозга, в связи с чем его часто называют
«мозговой аминокислотой», снижает уровень инсулина и глюкозы в крови,
положительно влияет на кишечную функцию, стимулирует иммунную
систему. Глутаминовые добавки в количестве 2,5–5 г в день дробно до и
после тренировки снижают риск развития инфекционных заболеваний у
элитных спортсменов. Существует прямая зависимость между уровнем
глутамина в плазме крови и мышечной ткани и процессами синтеза белка в
мышцах, поэтому его целесообразно принимать после тренировки для
сохранения структуры мышц и предотвращения их разрушения. Глутамин
повышает силовую и скоростно-силовую работоспособность. Хотя в
отношении его воздействия на иммунитет высказываются некоторые
сомнения,
большинство
специалистов
считают,
что
добавки
этой
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аминокислоты повышают устойчивость организма по отношению к травмам,
инфекциям, отравлениям. Глутамин можно принимать отдельно. По разным
данным, эффективные дозировки составляют 10–35 г в день, а при очень
больших нагрузках они могут быть еще выше.
4.3. Характеристика обмена углеводов в организме человека
Углеводы – это вещества, молекулы которых состоят из углерода,
кислорода и водорода. Углеводы – основная часть пищевого рациона. За счет
углеводов обеспечивается около половины суточной энергетической нормы.
Являясь основными поставщиками энергии, используемой в процессе
мышечной деятельности, они в результате обмена веществ превращаются в
глюкозу – важный энергетический источник для организма. Глюкоза
проходит через кровь и откладывается в форме гликогена в мышцах и
печени.
Углеводы
играют
важную
роль
в
синтезе
аминокислот,
глюкопротинов и др. веществ.
Уровень глюкозы в крови (то же самое, что и уровень сахара) – это
процентное содержание глюкозы в общем объеме крови, он носит название
гликелия. Натощак он составляет 1 г на 1 л крови. Каждый грамм углеводов
обеспечивает 4 ккал энергии. Если углеводы (хлеб, мед, сладости, крупа и
т.д.) потреблять натощак, то уровень сахара в крови сначала повысится
(гипергликемия) в зависимости от типа углевода. Затем, после того как
поджелудочная железа выделила инсулин, уровень сахара в крови падает, а
затем возвращается к прежнему уровню (см. Рис. 4).
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 4. Содержание глюкозы, г/л
Специалисты по питанию пришли к заключению, что углеводы надо
подразделять по так называемому гипергликемическому потенциалу,
который определяется гликемическим индексом.
Гликемический индекс тем выше, чем выше гипергликемия. Чем
сильнее гипергликемия определяемого вещества, тем больше гликемический
индекс.
Норма глюкозы крови составляет 3,5–5,5 ммоль/л, существуют
различные нормы, и зависят они от способов определения глюкозы крови,
так что надо уточнить нормы в лаборатории, где вы определяете глюкозу.
Это связано с техникой забора крови. Раньше пользовались забором из
пальца, в настоящее время существуют экспресс-методики, когда из одного
внутривенного забора 5 мл крови определяют множество параметров, в том
числе и глюкозу крови.
Отметим, что химическая обработка продуктов может привести к
увеличению гликемического индекса (например, кукуруза содержит индекс
70, а кукурузные хлопья – 85).
Существуют «плохие» углеводы. К ним относятся все те, которые
вызывают резкое повышение глюкозы в крови, что ведет к гипергликемии. В
первую очередь это белый сахар и конфеты. Иногда они носят название
«простые» углеводы. Такие углеводы быстро усваиваются, заставляя
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поджелудочную железу выделять большое количество инсулина, который
используется головным мозгом, почками, эритроцитами.
«Сложные», или «хорошие», углеводы расщепляются медленно,
обеспечивая организм энергией длительное время. Кроме того, они
усваиваются частично, не вызывая значительного повышения сахара в крови.
Это прежде всего фасоль, бобы, зелень, большинство фруктов и овощей.
При
всех
видах
физического
труда
отмечается
повышенная
потребность в углеводах. Постоянство углеводов в организме достигается
при условии достаточного их поступления в организм с пищей. Потребление
углеводов в сутки составляет 400–500 г при усвояемости их от 85 до 98%. В
организме углеводы накапливаются ограниченно и их запасы невелики.
Углеводы тесно связаны с жировым обменом. Так, при больших физических
нагрузках, когда расход энергии не покрывается углеводами, поступающими
в организм с пищей, происходит образование углеводов (сахара) из жира
организма. Однако чаще наблюдается обратное: за счет избыточного
поступления в организм углеводов с пищей образовываются жиры (липиды).
4.4. Характеристика обмена жиров в организме человека
Жиры
–
важный
источник
энергоснабжения
для
организма,
необходимый в первую очередь для того, чтобы откладывать энергию про
запас. Жиры имеют сложные молекулы, и в зависимости от происхождения
делятся на две категории: растительные (орехи, оливковое масло, маргарин и
т.д.); животные жиры (содержатся в мясе, рыбе, масле, сыре, сливках). В
зависимости от химической формулы жиры можно подразделить на две
группы: насыщенные (жидкие, маслянистые) и полиненасыщенные (гусиный,
рыбий жир и т.д.).
Липиды очень важны для организма, т.к. обладают высокой
энергетической ценностью и в то же время выполняют такие функции, как
предохраняют организм от потери тепла; предохраняют внутренние органы
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
брюшной полости от механических повреждений; покрывая поверхность
кожи, предохраняют ее от высыхания и излишнего смачивания при
соприкосновении с водой; растворяют содержащиеся в организме витамины
А, Е, Д, К; синтезируя различные гормоны, способствуют ух усвоению.
Жиры как энергетический материал в обычных условиях используются
только сердечной мышцей, 67% потребляемого кислорода расходуется на
окисление жировых кислот тканей. Жиры – фактор сбережения белка в
организме. Недостаточное поступление жира в организм может привести к
нарушению ЦНС, к ослаблению иммунологических механизмов организма.
Отсутствие жиров в рационе может привести к заболеванию сердца. Средняя
потребность взрослого человека в жирах составляет 80–100 гр. в сутки, в том
числе растительного масла 25–30 гр.
Когда жиры (липиды) перемешиваются с «плохими» углеводами,
обмен веществ нарушается, в результате чего большая часть липидов
откладывается в организме в виде жира. Некоторые липиды несут прямую
ответственность за повышение уровня холестерина в крови, способствуя
образованию холестериновых бляшек в артериях.
Обычно нормирование жиров происходит с учетом возраста, пола,
характера деятельности, национальных и климатических особенностей. Так,
на севере жиры составляют 35–40% от общего энергетического рациона, на
юге – 25–30%.
Регулярные активные занятия физическими упражнениями и спортом,
особенно циклическими видами (ходьба на лыжах, бег, плавание и др.),
активизируют
обмен
жиров
в
организме,
не
давая
возможности
накапливаться излишнему количеству жировой ткани. Однако чаще
наблюдается обратное: за счет избыточного поступления в организм
углеводов с пищей образовываются жиры.
4.5. Характеристика влияния витаминов и микроэлементов на
обмен веществ в организме человека
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Витамины – низкомолекулярные соединения органической природы,
не синтезируемые в организме человека, поступающие извне в составе пищи,
не обладающие энергетическими и пластическими свойствами, проявляют
биологическое действие в малых дозах.
В основу классификации витаминов положен принцип растворимости
их в воде и в жире. Витамины делятся на две большие группы: 1)
водорастворимые – витамины групп В и С; 2) жирорастворимые - витамины
групп А, Д, Е, К, F.
Основное назначение витаминов – участие в образовании ферментных
систем.
Физиологическое значение минеральных элементов в основном
определяется их участием в формировании структуры и функциях
ферментных систем и их элементов; построении пластических процессов при
формировании тканей, особенно костной; поддержании кислотно-щелочного
баланса организма; поддержании нормального солевого баланса крови;
нормализации водно-солевого обмена.
Физиологическое влияние минеральных элементов значительно шире
их биологического действия.
Минеральные элементы классифицируются на:
1)
элементы щелочного характера (катионы) – кальций, магний,
калий, натрий;
2)
элементы кислотного характеры (анионы) – фосфор, хлор, сера;
3)
биомикроэлементы – железо, медь, кобальт, фтор, цинк,
марганец, никель, стронций и др.
Биологическая роль кальция многообразна. Кальций – основной
структурный компонент при формировании опорных тканей и костей. В
костях скелета 99% кальция от общего числа в организме. Кальций участвует
в свертывании крови. Источник кальция – молоко и молочные продукты.
Магний обладает сосудорасширяющими и антисептическими свойствами,
стимулирует перистальтику кишечника. Соли натрия активизируют водный
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обмен, присутствуют в лимфе и сыворотке крови. Калий усиливает
выведение натрия из организма. Калием очень богаты сухофрукты.
Элементы кислотного характера представлены в продуктах живого
происхождения (мясо, рыба, яйца, хлеб).
Физиологическое значение и биологическая роль микроэлементов:
фосфор – важная роль в обменных процессах и работе ЦНС;
хлор – в регуляции осмотического давления в клетках и тканях, в
нормализации водного обмена, снижает потоотделение;
железо – кроветворный элемент;
медь – участвует в синтезе гемоглобина (кроветворный элемент);
кобальт – активизирует процессы образования эритроцитов и
гемоглобина.
Составной частью всех клеток тканей является вода. Она входит в
состав крови, лимфы, тканевой жидкости. В теле взрослого человека вода
составляет 65% веса тела.
На количество воды в организме влияют катионы некоторых солей
(натрий, кальций). Важно знать, что натрий задерживает воду в организме,
а кальций усиливает ее выделение.
Возникает вопрос: как люди утоляют жажду? Они пьют, потеют, снова
пьют. Закончится это может в конечном счете трагически: развивается так
называемая «питьевая болезнь» с мучительными болями в животе.
Происходит разбавление желудочного сока, снижается антимикробное
действие. Это одна из причин желудочных заболеваний в летнее время. Не
следует утолять жажду большими глотками: это вызывает обильное
потоотделение (~ 12 л) в сутки и влияет на почки, сердце и приводит к потере
хлористого натрия.
Физическая
нагрузка
ускоряет
потери
воды.
С
повышением
температуры тела усиливается процесс потоотделения, направленный на
предотвращение перегрева организма. Одновременно вследствие усиленного
окислительного метаболизма образуется больше воды. В течение 1 ч.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
интенсивной тренировки человек с массой тела 70 кг усваивает 245 гр.
углеводов. Это обеспечивает образование около 146 мл воды, потери же воды
с потом могут превысить 1500 мл.
Количество пота, образующееся во время физической нагрузки,
зависит от температуры окружающей среды, размеров тела и интенсивности
метаболизма.
В состоянии покоя содержание воды в организме человека практически
постоянно (потребление и выделение ее равны).
Ежедневное потребление воды (из всех источников) составляет в
среднем 33 мл/кг массы тела. Если у человека масса тела 70 кг, количество
потребляемой воды должно составлять 2,31 л в день.
Потери воды осуществляются за счет испарения с поверхности кожи,
испарения из дыхательных путей, выделения из почек, выделения из толстой
кишки.
Вода дефилирует к поверхности кожи и испаряется в окружающую
среду. Газы, которыми мы дышим, постоянно увлажняются. Это потери
воды, которые мы ощущаем.
6. Физиологические основы влияния занятий по физическому
воспитанию и спортивной тренировке на обменные процессы в
организме человека
Занятия физическими упражнениями и спортивная тренировка с
физиологических позиций являются источниками активной адаптации, т.е.
приспособления
человека
к
интенсивной
мышечной
деятельности
(позволяющей ему развить большие мышечные усилия и выполнять работу
большой интенсивности и длительности). Эта адаптация касается прежде
всего процессов регуляции и координации многих функций организма со
стороны нервной системы при выполнении физических упражнений и
сопровождается
глубокими
биохимическими,
морфологическими
и
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
функциональными перестройками в организме, ведущими к повышению его
работоспособности. Изменения, происходящие под влиянием физических
упражнений и спортивной тренировки, распространяются на все ткани и
органы – кровь, костную систему, сердце, печень, ЦНС и др. В процессе
тренировок повышается сопротивляемость клеток и органов к изменениям
внутренней среды.
В зависимости от мощности, продолжительности и структуры
выполняемых физических упражнений в различных видах спорта возникают
специфические физиологические реакции, обуславливающие формирование
и совершенствование необходимых двигательных (физических) навыков,
качеств и повышение функциональных возможностей опорно-двигательного
аппарата, ССС, ДС, ЦНС и др.
Физиологические основы формирования двигательных навыков
заключаются в том, что на первоначальном этапе обучения спортивным
движениям в ЦНС образуются нестойкие временные связи между нервными
центрами, регулирующими деятельность различных мышц и органов. В
дальнейшем эти связи дифференцируются и закрепляются.
Формирование двигательного навыка принято делить на три стадии.
Первая стадия характеризуется тем, что при изучении нового упражнения
физические движения плохо координированы и в техническом плане
малоэффективны. Правда, если новое упражнение выполняет опытный
спортсмен, то эта фаза приобретения навыка отсутствует. В основе второй
стадии
формирования
навыка
лежит концентрация
возбуждения
в
определенных центрах нервной системы. Третья стадия формирования
двигательного навыка – это раскрепощенность движения, высокая степень их
координации и стабилизации.
Многократное выполнение упражнений в строго определенном
порядке вырабатывает динамический стереотип. Выработка динамического
стереотипа требует длительных кропотливых тренировок. Стабильность
выполнения двигательных навыков теснейшим образом связана со степенью
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
овладения ими. Как и другие условные рефлексы, двигательные навыки
вначале недостаточно устойчивы, но в дальнейшем становятся все более и
более стойкими. Чем проще навыки по своей структуре, тем они прочнее
усваиваются. После прекращения систематических занятий физическими
упражнениями и спортом навык постепенно исчезает.
Что же касается физиологических изменений в организме при
воспитании двигательных (физических) качеств, то следует отметить, что под
влиянием тренировки, направленной на развитие скоростно-силовых качеств,
в
организме
происходят
морфологические,
биохимические
и
функциональные изменения, прежде всего в нервной системе и опорно двигательном аппарате. В результат: ЦНС может мобилизовать большее
количество мышечных волокон тех групп мышц, которые осуществляют
необходимое усилие; увеличивается подвижность нервных процессов, что
обуславливает, с одной стороны, более быстрое включение этих мышц в
работу, а с другой – более быстрые переходы от сокращения к расслаблению;
повышается координация деятельности различных отделов ЦНС, что ведет к
улучшению координации сокращения и расслабления мышц-антагонистов,
длительное время сохраняется их работоспособность.
Кости т-связки становятся более прочными, а мышечные волокна
увеличиваются по объему и весу, возрастает площадь поверхности их
прикрепления к костям, мышечные волокна становятся более толстыми.
Физиологические основы развития выносливости заключаются в
степени развития дыхательной и сердечнососудистой систем. Эти две
системы в основном обеспечивают непрерывную доставку кислорода к
работающим мышцам, повышая кислородную емкость крови. Если
кислорода недостаточно, в мышцах образуется молочная кислота, которая
начинает поступать в кровь, изменяя ее физические и химические свойства,
что снижает длительность работы мышц.
Все остальные качества, такие, как ловкость, гибкость, прыгучесть,
рассматриваются как вторичные качества, зависящие в основном от
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
комплексного развития таких качеств, как сила, быстрота, выносливость, и
одновременно от состояния ЦНС. Взаимосвязь силы, быстроты и
выносливости
определяется
общностью некоторых физиологических
механизмов, в результате чего даже при направленном развитии какого-либо
из двигательных качеств совершенствуются остальные.
Следует отметить, что такое качество, как выносливость, является
базовым для развития всех других качеств и требует к себе наибольшего
внимания.
Человек, активно занимающийся физическими упражнениями и
спортом, может выполнять значительно более тяжелую и продолжительную
работу,
чем обычный человек.
Это
объясняется более высокими
физиологическим резервами и функциональным состоянием его организма,
что можно представить в виде таблицы:
Характеристика показателей производительности работы системы
кровообращения у людей различного уровня тренированности
Параметры производительности работы системы
кровообращения
Не
трен.
Тренир.
1 Частота сердечных сокращений, уд./мин.
160-180 200-220
2 МПК, л/мин.
2,5-3,0 5,0-6,0
3 Минутный объем крови, л
20
35-40
7. Регуляция обмена веществ и энергии
Процесс
обмена
веществ
регулируется
нервно-гуморальным
(жидкостным) путем, то есть системой и железами внутренней секреции,
усиливая или тормозя гормонообразование и поступление гормонов в кровь.
В обменных процессах участвуют белки, углеводы, жиры, вода и
минеральные соли. Важная роль в этих процессах принадлежит также
витаминам.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Так, на белковый обмен существенное влияние оказывает гормон
щитовидной железы – тироксин; на углеводный обмен оказывает влияние
гормон надпочечников – адреналин и гормон поджелудочной железы –
инсулин; на жировой обмен влияют гормоны поджелудочной и щитовидной
желез и др.
Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от
физической активности, эмоционального напряжения, характера пищи,
степени
напряженности
Экспериментально
терморегуляции
установлено
и
других
факторов.
условно-рефлекторное
изменение
потребления кислорода и энергообмена. Любой ранее индифферентный
(нейтральный) раздражитель, будучи связан во времени с мышечной
деятельностью, может служить сигналом к увеличению обмена веществ и
энергии.
У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается
потребление кислорода, а значит, и энергообмен. Если под гипнозом
человеку внушить, что он выполняет тяжелую мышечную работу, обмен у
него может значительно повыситься, хотя в действительности он не
работает. Все это свидетельствует о том, что уровень энергообмена в
организме может изменяться под влиянием коры головного мозга.
Особую роль в регуляции обмена энергии играет гипоталамическая
область мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, которые
реализуются вегетативными нервами или гуморальным звеном за счет
увеличения секреции ряда эндокринных желез. Особенно выраженно
усиливают энергообмен гормоны щитовидной железы – тироксин и
трийодтиронин и гормон мозгового слоя надпочечников адреналин.
5. ПРАКТИКУМ И РЕШЕНИЕ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Явление обмена заключается в поступлении в организм из внешней
среды различных веществ, в усвоении и изменении их и в выделении
образующихся продуктов распада. Различают три уровня энергетического
обмена: 1 – основной обмен, 2 – обмен в состоянии относительного покоя, 3
– энерготраты при физической работе.
Основным обменом называют величину энерготрат в состоянии
полного покоя (физического и умственного), натощак (спустя 12 часов после
приема пищи) при температуре теплового комфорта (20–220) и нормальном
барометрическом давлении.
Величина обмена находится в зависимости от ряда факторов: от пола,
возраста, веса, климатических условий и географического местоположения, а
также степени тренированности. Величина основного обмена может быть
определена прямой или непрямой калориметрией. Прямая калориметрия –
непосредственное измерение тепла, которое выделяется организмом с
помощью калорометрических камер. Другим способом определения
основного обмена является измерение объемов поглощаемого кислорода и
выделяемой углекислоты – непрямая респираторная калориметрия. Кроме
этого основной обмен может быть определен калорийностью поступаемых в
организм продуктов – непрямая алиментарная калориметрия (белковая пища
оказывает
специфический
динамический
эффект
–
увеличивает
интенсивность обменных процессов). Наконец, величина основного обмена
может быть определена с помощью различных таблиц и формул.
В спортивной практике определение как рабочего, так и основного
обмена имеет определенную роль в процессе регламентации тренировочных
нагрузок. Минимальное требование – сбалансированность энергетического
баланса, т.е. поступаемая пища должна приносить в организм необходимое
количество энергии. Наиболее просто это определяется с помощью
измерения веса – его стабильность свидетельствует об энергетической
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сбалансированности. По приводимой в методическом указании формуле
можно определить процент отклонения от основного обмена, что может
служить одним из признаков тренированности организма – с ее ростом
величина основного обмена снижается.
Лабораторная работа № 1
Определение процента отклонения основного обмена от нормы
Оборудование:
сфигмоманометр,
фонендоскоп,
секундомер,
номограмма.
Ход исследования
Между артериальным давлением, пульсом, продукцией тепла в
организме существует определенная связь.
У испытуемого измеряют пульс и артериальное давление на правой
руке три раза с промежутками 1-2 минуты в состоянии покоя (сидеть
спокойно не менее 10 мин.), затем по формуле РИДА определяют процент
отклонения основного обмена от нормы.
Отклонение до 10% находится в пределах нормы.
Формула РИДА:
Процент отклонения = 0,75 (ЧСС + пульсовое давление × 0,74 %) – 72 =
Пример: пульс 76 уд./мин., АД = 120/80 мм. рт. ст.
Процент отклонения = 0,75 × (76 + (120 – 80)) × 0,74% – 72 = 0.75 × (75
+ 40 × 0,74 – 72) = 7,2%.
Для упрощения расчета можно использовать номограмму. Точка
пересечения со средней линией показателей величина пульса и пульсовое
давление дают процент отклонения основного обмена от нормы.
Таблица IV номограмма для формулы Рида
Значение частоты пульса сопоставляется со значениями пульсового
давления. Точка пересечения со средней линией показывает величину
отклонения основного обмена от нормы в процентах.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
130
150
+ 80
120
+ 70
110
140
Пульс
130
120
110
100
90
+ 60
+ 50
+ 40
+ 30
Пульсовое давление
+ 90
Повышение основного обмена
160
100
90
80
70
+ 20
60
80
+ 10
50
70
0
40
60
- 10
30
Лабораторная работа № 2
Определение основного обмена по данным веса, возраста и пола.
Оборудование: таблица для расчета основного обмена энергии, весы,
ростометр, мешки Дугласа с тройником, газосчетчики, газоанализатор, спирт,
вата.
Ход работы
I.
Рассчитайте свой основной обмен по таблице. Для этого
определите свой рост, вес, при этом еще необходимо учесть свой возраст и
пол для определения основного обмена следует сложить два числа,
полученные из таблицы А (по весу) и таблицы В (по росту и возрасту)
Пример: мужчине 20 лет, рост 172 см., вес 70 кг.
Из таблицы А найдите цифру 1029 б.к. Из таблицы В ____»___ 760 б.к.
Искомый основной обмен равен 1789 б.к.
I.
Определение обмена энергии по данным газоанализатора
Обмен можно определить по данным газоанализа. Для этого нужно
определить минутный объем легочной вентиляции, состав выдыхаемого
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздуха, знать состав атмосферного воздуха, температуру воздуха и
барометрическое давление. Имея эти данные, производят следующий расчет:
минутный объем легочной вентиляции Vt = 7,5
t0 = 220
Р0 = 760 мм. рт. ст.
Состав выдыхаемого воздуха: О 2 кислорода = 16,8%
СО2 углекислого газа = 3,4%
Азота = 79,8%
Состав атмосферного воздуха: О 2 кислорода = 20,94%
СО2 углекислого газа = 0,03%
Азота = 79,03%
1.
Приведение легочной вентиляции к нормальным условиям
проводится по следующей формуле:
V0 = Vt х В
–
f , где
0
760 х (1 – t )
273
Vt – легочная вентиляция
B – барометрическое давление
f - упругость водяных паров
t0 – температура
Упругость водяных паров при температуре 220 равна 19,63 мм,
(таблица № 2, стр. 252 практикума Зилова).
B – f = 765 – 19,63 = 745,37 мм. рт. ст.
Общий фактор пересчета (из таблицы № 3, стр. 265 практикума)
равен 0,9072.
V0 = 7,5 л. х 0,9072 = 6,8 литра
2.
Объем поглощенного кислорода за 1 минуту в мл вычисляется
а) О2 = 20,94 – 16,8% = 4,14%
б) минутный объем кислорода 4,14 = 100 мл;
Х = 4,14 × 6800 = 281,52 мл = 0,28 л.
100
3. Объем выдохнутой углекислоты в 1 мин.
а) СО2 = 3,4% – 0,03 = 3,07%
б) 3,37 – 100 мл
Х – 6800 мл
Х = 229,16 в мин.
Дыхательный коэффициент СО2 = 229,16 = 0,81
О2
281,52
Калорический эквивалент 1л. кислорода при ДК 0,81 = 4,813 б.к. (из
таблицы № 4 стр. 257 практикума).
Сколько калорий тепла выделяется в данном организме в 1 мин.
4,813 б.к. – 1000 мл.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Х – 281,52 мл.
Х = 1,355 б.к.
Обмен равен а) в час = 1,355 × 60 = 81,3 ккал
б) в сутки 81,3 × 24 = 1951,2 ккал
II.
Определение общего обмена энергии по данным газоанализа
и таблицам
Во втором опыте, используя методику определения энергии по данным
газоанализа, решить в каждой бригаде одну из предлагаемых задач:
Задача № 1
Рассчитать энерготраты организма за 24 часа, зная, что человек
выдохнул за 1 минуту 5,2 л воздуха. В выдохнутом воздухе содержится
16,23% кислорода, 4,13% углекислого газа.
Задача № 2
Спортсмен выполнял работу в течение 30 минут, при этом легочная
вентиляция составляла 80 л/мин.
Определить, сколько энергии затратил спортсмен, если известно: во
вдыхаемом воздухе содержалось 21,0% О2 и 0,03% СО2, а в выдыхаемом –
16,3% О2 и 4,0% СО2.
Задача № 3
Определить общий расход энергии тренированного спортсмена за 5
минут равномерного бега, если забор воздуха за последнюю минуту составил
110 литров, а в составе выдыхаемого воздуха определено 16,4% кислорода и
4,93% углекислого газа.
Задача № 4
За 12 минут работы на велоэргометре испытуемый потребил 36 литров
кислорода при дыхательном коэффициенте (ДК), равном 0,85.
Каковы энерготраты за 1 минуту?
Калорический
коэффициента
эквивалент
по
величине
дыхательного
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дыхательный
коэффициент
0,70
0,71
0,72
0,73
0,74
0,75
0,76
0,77
0,78
0,79
0,70
0,81
0,82
0,83
0,84
0,85
Калорический
эквивалент 1 л О2
4,686
4,690
4,702
4,714
4,727
4,739
4,752
4,769
4,776
4,789
4,801
4,815
4,825
4,838
4,863
4,850
Дыхательный
коэффициент
0,86
0,87
0,88
0,89
0,90
0,91
0,92
0,93
0,94
0,95
0,96
0,97
0,98
0,99
1,0
Калорический
эквивалент 1 л О2
4,875
4,887
4,900
4,912
4,924
4,936
4,948
4,960
4,973
4,985
4,997
5,010
5,022
5,034
5,047
Таблица VI
Таблица для расчета основного обмена мужчин
Таблица VII
Таблица для расчета основного обмена женщин
5.1. Вопросы для самоконтроля по разделу «Физиология обмена
веществ и энергии»
1.
Что называется обменом веществ?
2.
Какие виды обмена различают?
3.
От каких факторов зависит величина основного обмена?
4.
Что будет происходить с интенсивностью обменных процессов
при потреблении белковой пищи?
5.
Как изменяется с ростом тренированности основной обмен?
6.
Как можно определить величину основного обмена?
5.2. Задания для самостоятельного решения
Оцените процент отклонения основного обмена у спортсмена, ЧСС
которого равен 60 уд. в 1 мин. и АД 120/70 мм рост по номограмме Рида?
6. Темы рефератов по разделу «Физиология обмена веществ и
энергии»
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Темы рефератов
ТЕМА № 1. Физиологические основы энергетического обмена
План реферата:
1. Общая характеристика процессов обменов веществ и энергии.
2. Факторы, влияющие на обмен веществ и энергии.
3. Методы измерения обмена веществ и энергии.
4. Особенности изменений обмена веществ и энергии при занятиях спортом
и систематических занятиях физической культурой.
ТЕМА № 2. Энерготраты
при различных видах мышечной
деятельности
План реферата:
1. Общая характеристика процессов обменов веществ и энергии.
2. Факторы, влияющие на обмен веществ и энергии и систематических
занятиях в режиме аэробной, анаэробной и смешанной мощности.
3. Особенности изменения обмена веществ при направленных физических
нагрузках в избранном виде спорта.
ТЕМА № 3. Особенности нарушения обмена веществ при употреблении
допингов в спорте
План реферата:
1. Общая характеристика процессов обменов веществ и энергии.
2. Характеристика понятия «допинг». Классификация допингов.
3. Характеристика влияний допингов на процессы обмена веществ
и энергии в организме человека.
4. Методы определения допингов в организме человека.
7. Вопросы тестового контроля по разделу «Физиология обмена
веществ и энергии»
Тест 1
Дайте определение понятию обмен веществ (метаболизм)
1.
Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических
превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его
жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой
2.
+
Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических
превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его
адаптацию при взаимосвязи с окружающей средой.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обмен
3.
веществ
(метаболизм)
–
совокупность
биологических
превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его
взаимодействие с окружающей средой.
Тест 2
Какие процессы обеспечивают наличие обмена веществ?
1. Катаболизм и адаптация.
2. Ассимиляция и диссимиляция.
+
3. Дезадаптация и адаптация.
Тест 3
За счет чего в организме восполняется расход энергии?
1.
Расход веществ и энергии восполняется в организме за счет воды,
пищи и кислорода, которые поступают в него извне. +
2.
Расход веществ и энергии восполняется в организме за счет выделения
углекислого газа, пищи и кислорода, которые поступают в него извне.
3.
Расход веществ и энергии восполняется в организме за счет выделения
углекислого газа и поступления кислорода, которые поступают в него извне.
Тест 4
Какие процессы происходят за счет ассимиляции
1. За счет ассимиляции происходит распад пластических веществ, идущих
на формирование тканей организма, и происходит накопление энергетических
веществ.
2. За счет ассимиляции происходит накопление пластических
веществ,
идущих на формирование тканей организма, и происходит накопление
энергетических веществ.
+
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. За счет ассимиляции происходит распад пластических веществ, идущих
на
формирование
тканей
организма,
и
происходит
расходование
энергетических веществ.
Тест 5
Какие процессы происходят за счет диссимиляции?
1. За счет диссимиляции происходит распад пластических веществ, идущих
на формирование тканей организма, и происходит накопление энергетических
веществ.
2. За счет диссимиляции происходит накопление пластических веществ,
идущих на формирование тканей организма, и происходит накопление
энергетических веществ.
3. За счет диссимиляции совершается распад химических веществ,
разрушение тканей и происходит освобождение энергии из энергетических
веществ,
накопленных
при
ассимиляции.
+
Тест 6
Какие процессы происходят при метаболизме?
1.
Суть метаболизма состоит в поступлении из внешней среды различных
веществ, в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как
источников энергии и материала для построения структур организма и
выделении продуктов обмена во внешнюю среду. +
2.
Суть метаболизма состоит в выделении продуктов обмена во внешнюю
среду и расходования энергетических запасов.
3.
Суть метаболизма состоит в поступлении из внешней среды различных
веществ и выделении продуктов обмена во внешнюю среду.
Тест 7
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Какие специфические функции обмена вы знаете?
1.
Извлечение энергии из окружающей среды в форме химической
энергии органических веществ; синтез и распад веществ, полученных
организмом с пищей с выделением энергии.
2.
Извлечение энергии из окружающей среды в форме химической
энергии органических веществ; превращение экзогенных веществ в
макромолекулярные компоненты клетки; сборка белков, нуклеиновых
кислот, жиров и других клеточных компонентов; синтез и разрушение тех
биомолекул, которые необходимы специфической функции данной клетки. +
3.
Сборка белков, нуклеиновых кислот, жиров и других клеточных
компонентов; синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы
специфической функции данной клетки, процессы фотосинтеза.
Тест 8
Дайте характеристику понятию энергетический баланс.
1.
Энергетический баланс – соотношение между количеством энергии
(потенциальной), поступающей в организм, и величиной энергетических
трат. +
2.
Энергетический баланс – соотношение между количеством энергии,
находящейся в организме, и величиной энергетических трат.
3.
Энергетический баланс – соотношение между количеством энергии,
находящейся в организме, и величиной нормы расхода энергетических
ресурсов при различных видах деятельности.
Тест 9
Укажите, каким может быть энергетический баланс энергетический
баланс.
1.
Положительным, отрицательным, сигмальным.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.
Положительным, отрицательным, нулевым.
3.
Первичным, вторичным, третичным.
+
Тест 10
Укажите, когда в организме человека может быть положительный
энергетический баланс.
1.
Положительный энергетический баланс наблюдается при избыточном
питании (поступление энергии превышает ее расход, происходит накопление
энергетических веществ, прежде всего жира). +
2.
Положительный
энергетический
баланс
наблюдается
при
недостаточном питании, интенсивных тренировках (превышение расхода
энергии над ее поступлением).
3.
Положительный
энергетический
баланс
наблюдается
при
сбалансированном питании (расход равен поступлению энергии).
Тест 11
Укажите, когда в организме человека может быть отрицательный
энергетический баланс.
1.
Отрицательный энергетический баланс наблюдается при избыточном
питании (поступление энергии превышает ее расход, происходит накопление
энергетических веществ, прежде всего жира).
2.
Отрицательный
энергетический
баланс
наблюдается
при
недостаточном питании, интенсивных тренировках (превышение расхода
энергии над ее поступлением).
3.
Отрицательный
+
энергетический
баланс
наблюдается
при
сбалансированном питании (расход равен поступлению энергии).
Тест 12
Укажите, когда в организме
энергетический баланс.
человека
может
быть
нулевой
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.
Нулевой энергетический баланс наблюдается при сбалансированном
питании (расход равен поступлению энергии).
2.
+
Нулевой энергетический баланс наблюдается при недостаточном пи-
тании, интенсивных тренировках (превышение расхода энергии над ее
поступлением).
3.
Нулевой энергетический баланс наблюдается при избыточном питании
(поступление энергии превышает ее расход, происходит накопление
энергетических веществ, прежде всего жира).
Тест 13
Укажите известные вам методы исследования энерготрат.
1.
Волюмометрия, калориметрия.
2.
Прямая и косвенные (респираторная и алиментарная)
калориметрии.
3.
+
Анализ данных по номограмме Рида и PWC 170.
Тест 14
Почему, используя респираторную калориметрию, можно судить об
энерготратах организма?
1.
Респираторная калориметрия (косвенная) используется потому, что
каждому израсходованному литру кислорода соответствует эквивалентное
количество освобождаемой энергии.
2.
+
Респираторная калориметрия (косвенная) используется потому, что
каждому
израсходованному
литру
углекислого
газа
соответствует
эквивалентное количество освобождаемой энергии.
3.
Респираторная калориметрия (косвенная) используется потому, что
каждому израсходованному литру кислорода соответствует эквивалентное
количество освобождаемого тепла.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тест 15
Дайте определение калорическому эквиваленту кислорода (КЭК).
1.
КЭК называется количество энергии, освобождаемое при ис-
пользовании 2 литров кислорода.
2.
КЭК называется количество энергии, освобождаемое при ис-
пользовании 1 литра кислорода. +
3.
КЭК называется количество энергии, освобождаемое при ис-
пользовании 10 литров кислорода.
Тест 16
От чего зависит количество энергии на единицу потребляемого
кислорода?
Количество энергии на единицу потребляемого кислорода зависит от
1.
типа окисляющихся в организме веществ.
+
Количество энергии на единицу потребляемого кислорода зависит от
2.
типа энерготрат организма.
Количество энергии на единицу потребляемого кислорода зависит от
3.
типа организации метаболических процессов организма.
Тест 17
Укажите, какое количество энергии на единицу потребляемого
кислорода дают нижеуказанные вещества.
1.
Углеводы – 4,8 ккал/л; белки – 5,0 ккал/л; жиры – 4,7 ккал/л.
2.
Углеводы – 4,8 ккал/л; белки – 4,7 ккал/л; жиры – 5,0 ккал/л.
3.
Углеводы – 5,0 ккал/л; белки – 4,8 ккал/л; жиры – 4,7 ккал/л.
+
Тест 18
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Укажите, для чего необходим параметр дыхательного коэффициента.
1.
Для перевода измеренных количеств поглощаемого кислорода в
энергетический эквивалент. +
2.
Для перевода измеренных количеств поглощаемого углекислого газа в
энергетический эквивалент.
3.
Для перевода измеренных количеств поглощаемого воздуха в
энергетический эквивалент.
Тест 19
Какая формула дыхательного коэффициента верна?
1.
ДК = VО 2 / VСО2.
2.
ДК = VСО 2 / VО2.
3.
ДК = VNO 2 / VСО2.
+
Тест 20
Укажите величину дыхательного коэффициента при окислении
различных веществ.
1.
ДК при окислении углеводов равен 1,0; белков – 0,8; а жиров – 0,7.
2.
ДК при окислении углеводов равен – 0,8; белков – 1,0; а жиров – 0,7.
3.
ДК при окислении углеводов равен – 0,7; белков – 1,0; а жиров – 0,8.
+
Тест 21
Укажите уровни энергетического обмена.
1.
Специфический обмен, обмен в состоянии относительного покоя,
энерготраты при физической работе.
2.
Основной обмен, обмен в состоянии относительного покоя,
энерготраты при физической работе.
+
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
Обмен в состоянии относительного покоя, энерготраты при физической
работе, обмен при заболеваниях.
Тест 22
Дайте определение понятию «основной обмен».
1. Минимальное количество энергии, затрачиваемое на поддержание жизни.
+
2. Максимальное количество энергии, затрачиваемое на поддержание жизни.
3. Оптимальное количество энергии, затрачиваемое на поддержание жизни.
Тест 23
Какие условия необходимы для измерения основного обмена?
1.
Утром, после завтрака, при температуре комфорта (20–22º С), в
положении лежа, в состоянии психического покоя.
2.
Утром, натощак (через 12–16 часов после приема пищи), при
температуре комфорта (20–22º С), в положении лежа, в состоянии
психического покоя. +
3.
Утром, после завтрака, при температуре комфорта (24–26º С), в
положении лежа и сидя, в состоянии психического покоя.
Тест 24
Какие изменения понимают под специфическим, динамическим
действием пищи?
1.
Повышение обмена веществ, при потреблении питательных веществ и
их переваривании, особенно если потребляется белок. +
2.
Понижение обмена веществ, при потреблении питательных веществ и
их переваривании, особенно если потребляется белок.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
Повышение обмена веществ, при потреблении питательных веществ и
их переваривании, особенно если потребляются вода и минеральные соли.
Тест 25
Укажите основные факторы, влияющие на интенсивность обменных
процессов у человека.
1.
Суточные биологические часы, физическая и умственная нагрузка,
потребление питательных веществ
и их переваривание,
изменение
температуры окружающей среды, потребление кислорода, возраст, пол.
2.
Суточные биологические часы, физическая и умственная нагрузка,
потребление питательных веществ
и их переваривание,
изменение
температуры окружающей среды, атмосферное давление, возраст, пол.
3.
+
Суточные биологические часы, физическая и умственная нагрузка,
потребление питательных веществ
и их переваривание,
температуры
атмосферное
окружающей
среды,
давление,
изменение
возраст,
профессия.
Тест 26
Дайте определение понятию кислородный долг.
1.
Разность между потребностью в кислороде и его потреблением.
2.
Разность между потреблением кислорода и потребностью в нем.
3.
Оба ответа правильны.
+
Тест 27
Из каких компонентов состоит кислородный долг?
1.
Лактацидного и пировиноградного.
2.
Лактацидного и аэробного.
3.
Лактацидного и алактатного.
+
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тест 28
Дайте определение понятию лактацидный долг.
1.
Добавочная
энергия,
затрачиваемая
на превращение главного
побочного продукта анаэробного метаболизма – молочной кислоты (лактата)
в пировиноградную кислоту.
+
2.
Дополнительная энергия, необходимая для рефосфорилирования
креатинфосфата и для восстановления запасов кислорода в мышечном
миоглобине.
3.
Верны 1 и 2 варианты ответов.
Тест 29
Укажите расход энергии при спортивной деятельности.
1.
2700–3200 ккал.
2.
3200–3700 ккал.
3.
5500–6000 ккал.
+
Тест 30
Дайте определение понятию пластический обмен.
1. Процессы, в ходе которых в клетках создаются новые соединения и новые
структуры, характерные для данного организма. +
2. Превращения энергии, в ходе которых в результате биологического
окисления выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток,
тканей и всего организма в целом.
3. Верны 1 и 2 варианты ответов.
Тест 31
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Какова суточная потребность в белке у взрослого человека ?
1.
2.
3.
0,8 гр. × 1 кг веса тела.
1,8 гр. × 1 кг веса тела.
0,08 гр. × 1 кг веса тела.
+
Тест 32
Укажите нормальное содержание глюкозы в крови взрослого человека .
1.
2.
3.
3,5–5,5 ммоль/л. +
3,5–6,5 ммоль/л.
2,5–5,5 ммоль/л.
Тест 33
Укажите нормальное содержание общего белка в крови взрослого
человека.
1.
2.
3.
60–80 гр./л.
40–50 гр./л.
90–100гр./л.
+
Тест 34
Какие витамины относятся к жирорастворимым?
1.
В и С.
2.
А, Д, Е, К, F. +
3.
Правильны 1 и 2 варианты ответов.
Тест 35
Какие витамины относятся к водорастворимым?
1.
В и С. +
2.
А, Д, Е, К, F.
3.
Правильны 1 и 2 варианты ответов.
Тест 36
Каковы основные катионы в плазме человека?
1.
Кальций, магний, калий, натрий.
+
2.
Фосфор, хлор, сера.
3.
Правильны 1 и 2 варианты ответов.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тест 37
Каковы основные атионы в плазме человека?
1.
Кальций, магний, калий, натрий.
2.
Фосфор, хлор, сера, бикарбонаты.
+
3.
Правильны 1 и 2 варианты ответов.
Тест 38
Какие минеральные элементы относятся к биомикроэлементам?
1.
2.
3.
Кальций, магний, калий, натрий.
Железо, медь, кобальт, фтор, цинк, марганец, никель, стронций.
Правильны 1 и 2 варианты ответов.
+
Тест 39
Укажите величину абсолютных значений МПК тренированного
взрослого человека.
1. 4,0–7,0 л/мин. +
2. 2,0–3,5 л/мин.
3. 7,5–10,5 л/мин.
Тест 40
Укажите величину абсолютных значений МПК нетренированного
взрослого человека.
1. 4,0–7,0 л/мин.
2. 2,0–3,5 л/мин.
+
3. 7,5–10,5 л/мин.
Тест 41
Укажите центры регуляции обмена веществ в центральной нервной
системе.
1. Гипоталамус и кора больших полушарий.
+
2. Спинной мозг, продолговатый мозг.
3. Мозжечок.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вопросы изменения метаболизма в организме человека при адаптации к
физическим нагрузкам являются важнейшими в понимании физиологических
механизмов приспособления человека к мышечной деятельности. Изучение
основных разделов предлагаемого учебно-методического пособия позволит
сформировать базовые знания об обменен веществ и энергии, изучить
методы оценки качества обменных процессов в организме человека,
выяснить энергетические потребности у людей с различными физическими и
умственными нагрузками, выяснить основные изменения метаболизма,
связанные с обменом белков, жиров, углеводов, минералов и воды в
организме человека, ознакомиться с основными регуляторными механизмами
обмена веществ и энергии и особенностями их изменений при мышечной
деятельности различной интенсивности.
Большой интерес при чтении пособия может вызвать анализ материала о
направленном изменении метаболизма при употреблении тренирующимся
человеком аминокислот и белковых комплексов.
В пособии приводится материал практикума, который может быть
использован при проведении как практических занятий со студентами, так и
уроков физического воспитания в средних школах и центрах двигательной
реабилитации у людей различного возраста без привлечения сложного
оборудования.
Думаю, что весьма интересными для читателей предлагаемого
материала будет глава, посвященная практикуму и решению ситуационных
задач, определяющих энерготраты организма при различных видах
деятельности. В завершении учебно-методического пособия приводятся
тесты для контроля знаний по основным разделам предлагаемой темы.
Учебно-методическое пособие «Рабочая тетрадь «Физиология обмена
веществ и энергии» рассчитано на широкий круг читателей. В первую
очередь это студенты университетов и институтов физической культуры,
которым оно поможет сформировать грамотное отношение и
здоровьесберегающее построение программ спортивных тренировок для
взрослых и детей разного возраста. Кроме того, пособием могут
воспользоваться преподаватели, читающие курс лекций в профильных
институтах и колледжах; методисты соответствующих учебных заведений.
Автор глубоко признательна вам за замечания и пожелания в адрес
предлагаемого учебно-методического пособия и внимание при знакомстве с
предлагаемым материалам.
Искренне ваша, Наталья Николаевна Захарьева
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО РАЗДЕЛУ
«Физиология обмена веществ и энергии»
Основная:
1.
Зимкин Н.В. Физиология человека. – М.: ФиС, 1975.
2.
Коц Я.М. Физиология мышечной деятельности. – М.: ФиС, 1982.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
Солодков А.Н., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная.
Возрастная: Учебник для высших учебных заведений. – СПб.: Олимпик-Пресс,
2005 .
4.
Ткаченко Б.И. Основы физиологии человека. – СПб.: Международный
фонд истории наук, 1994. Том 1.
5.
Тхоревский В.И. Физиология человека. – М.: ФиС, 2001.
6.
Уилмор Дж., Костил Д.Л. Физиология человека. – Киев: Олимпийская
литература, 2001.
7.
Уилмор Дж., Костил Д.Л. Физиология спорта и двигательной активности.
– Киев: Олимпийская литература, 2006.
Дополнительная:
1.
Захарьева Н.Н. Курс лекций по предмету «Спортивная физиология». –
М.: Физическая культура, 2010.
2.
Косицкий Г.И. Физиология человека. – М.: Медицина, 1987.
3.
Петров Ю.М., Федунова Л.Н. Курс нормальной физиологии человека и
животных в вопросах и ответах. – Краснодар, 1996.
.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ЗАХАРЬЕВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
« ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ»
Условно-напечатанных листов 3.25 п.л.
Тираж 100 экз.
Российский Государственный университет физической культуры,
спорта, молодежи и туризма
(ГЦОЛИФК)
Москва-2011
Сиреневый бульвар, д. 4
РГУФКСМиТ
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
61
Документ
Категория
Биологические науки
Просмотров
525
Размер файла
633 Кб
Теги
энергия, 931, физиология, обмен, веществ
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа