Представление о водном обмене в процессе мышечной работы реферат

Обновлено: 03.07.2024

1. Общая характеристика водно-солевого обмена. Значение воды и обмен ее в организме.

2. Обмен минеральных солей.

3. Витамины и их значение.

ЦЕЛЬ: Представлять значение воды и минеральных веществ для нормальной жизнедеятельности, обмен их в организме и проявления нарушений водного и минерального обменов.

Знать роль, функции витаминов, их классификацию и основные нарушения, возникающие при гипо- и авитаминозах.

1.Водно-солевой обмен - это совокупность процессов распределения воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным пространствами организма, а также между организмом и внешней средой. Распределение воды между водными пространствами организма зависит от осмотического давления жидкостей в этих пространствах, что во многом определяется их электролитным составом. От количественного и качественного состава минеральных веществ в жидкостях организма зависит протекание всех жизненно важных процессов.

Поддержание постоянства осмотического, объемного и ионного равновесия вне- и внутриклеточных жидкостей организма с помощью рефлекторных механизмов называется водно-электролитным гомеостазом. Изменение потребления воды и солей, избыточная потеря этих веществ сопровождаются изменением состава внутренней среды и воспринимаются соответствующими рецепторами. Синтез поступающей в ЦНС информации завершается тем, что к почке - основному эффекторному органу, регулирующему водно-солевое равновесие, поступают нервные или гуморальные стимулы, приспосабливающие ее работу к потребностям организма.

1) является обязательной составной частью протоплазмы клеток, тканей и органов; тело взрослого человека на 50-60% (40 – 45 л) состоит из воды;

2) является хорошим растворителем и переносчиком минеральных и питательных веществ, продуктов обмена;

3) принимает активное участие в реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);

4) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;

5) является основным компонентом водно-электролитного гомеостаза, входя в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;

6) участвует в регуляции температуры тела человека;

7) обеспечивает гибкость и эластичность тканей;

8) входит вместе с минеральными солями в состав пищеварительных соков.

Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя

составляет 35-40 мл на каждый килограмм массы тела, т.е. при массе 70 кг

- в среднем около 2,5 л. Это количество воды поступает в организм из сле-

дующих источников:1) вода, потребляемая в виде питья (1-1,1 л) и вместе с пищей (1-1Л л);2) вода, которая образуется в организме в результате химических превращений питательных веществ (0,3-0,35 л).

Основными органами, удаляющими воду из организма, являются

почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками в обычных условиях

за сутки в виде мочи удаляется 1-1,5 л воды. Потовыми железами в покое

через кожу в виде пота выделяется 0,5 л воды в сутки (при усиленной работе и в жару - больше). Легкими в покое выдыхается за сутки в виде водяных паров 0,35 л воды (при учащении и углублении дыхания - до 0,8 л/сутки). Через кишечник с калом в сутки выделяется 100-150 мл воды.

Соотношение между количеством поступившей в организм и выведенной из него воды составляет водный баланс. Для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе в результате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельности. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживания), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме наблюдается перемещение жидкости из клеток в межтканевое пространство, а затем - в сосудистое русло. Как местные, так и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отеком называется накопление жидкости в тканях, водянкой - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапливающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют транссудатом. Она прозрачная и содержит 2-3% белка.

2. Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей, котрые поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено около 70 химических элементов, из которых 43 считаются незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность).

Потребность организма в различных минеральных веществах неодинакова. Одни элементы, называемые макроэлементами, вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки). К макроэлементам относятся натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт,цинк, фтор, йод) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах миллиграмма).

Функции минеральных солей:

1) являются биологическими константами гомеостаза;

2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях

3) поддерживают постоянство активной реакции крови (рН=7,36-7,42)

4) участвуют в ферментативных реакциях;

5) участвуют в водно-солевом обмене;

6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;

7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота);

8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков, которые выделяются в больших количествах.

1) Натрий поступает в организм преимущественно в виде поваренной (столовой) соли (суточная потребность в ней для взрослого человека 10-15 г.), является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище Натрий активно участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Сoвместно с калием натрий регулирует деятельность сердечной мышцы, существенно изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.

2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточная норма его - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке калия наблюдается торможение rtpoцессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).

3) Хлор поступает в организм в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита хлора не обнаружено.

4) Кальций поступает в организм с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме составляет 2,25-2,75 ммоль/л .Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность в кальции - 0,8 г.

5) Фосфор поступает в организм с молочными продуктами, мясом,

злаками. Суточная потребность в нем - 1,5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат). Отложение фосфора в костях возможно только при наличии витамина D. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.

6) Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека содержится 3 г железа, из которого 2,5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0,5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.

7) Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании

через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы (некоторые области Урала,Кавказа, Памира)..

Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чашках, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнокаменная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образованию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).

3. Витамины (лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма.

В настоящее время известно более 50 витаминов.

1) являются биологическими катализаторами и взаимодействуют с ферментами и гормонами;

2) многие из них являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;

3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;

4) играют определенную роль в образовании гормонов и медиаторов;

5) снижают воспалительные явления и способствуют восстановлению поврежденной ткани;

6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;

7) обеспечивают высокую работоспособность.

Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище,

называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - гиповитаминозы. Заболевания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, - гипервитаминозы.

Витамины обозначают буквами латинского алфавита, химическими и физиологическими названиями. По растворимости все витамины делят на 2 группы: водорастворимые и жирорастворимые.

1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С у человека развивается цинга (скорбут): кровоточивость и разрыхление десен, выпадение зубов, кровоизлияния в мышцах и суставах. Костная ткань становится более пористой и хрупкой (могут быть переломы). Возникает общая слабость, вялость, истощение, пониженная сопротивляемость к инфекциям,

2) Витамин B1 - тиамин, антиневрин. Суточная потребность - 2-3 мг.

3) Витамин В2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается поражение глаз, слизистой облочки полости рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.

4) Витамин В3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утомляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек,

5) Витамин В6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Суточная

потребность - 2-3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника.

При авитаминозе наблюдается дерматит у взрослых. У младенцев специфическим проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии).

6) Витамин В12 - цианокобаламин, антианемический. Суточная потребность - 2-3 мкг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной ангемии Т. Аддисона-А.Бирмера.

7) Виатмин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Суточная потребность - 3 мг. Синтезируется в толстом кишечнике микрофлорой. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предохраняет от мегалобластной анемии.

8) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.

9) Витамин РР - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. Суточная потребность - 15 мг. Синтезируется в тол-

стом кишечнике из аминокислоты триптофана. Предохраняет от пеллагры:

дерматита, диареи (поноса), деменции (нарушения психики).

Б. Жирорастворимые витамины.

1) Витамин А - ретинол, противоксерофтальмический. Суточная потребность - 1,5 мг. Способствует росту и предохраняет от куриной, или ночной, слепоты (гемералопии), сухости роговицы глаза (ксерофтальмии), размягчения и некроза роговицы (кератомаляции). Предшественником витамина А является каротин, содержащийся в растениях: моркови, абрикосах, листьях петрушки.

2) Витамин D - кальциферол, противорахитический. Суточная потребность - 5-10 мкг, для детей грудного возраста - 10-25 мкг. Регулирует обмен кальция и фосфора в организме и предохраняет от рахита. Предшественником витамина D в организме является 7-дегидро-холестерин, который под действием ультрафиолетовых лучей в тканях (в коже) превращается в витамин D.

3. Витамин Е - токоферол, противостерильный витамин. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности.

4. Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический витамин. Суточная потребность - 0,2-0,3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Усиливает биосинтез протромбина в печени и способствует свертыванию крови.

5. Витамин F - комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой) необходим для нормального жирового обмена в организме. Суточная потребность -10-12 г.

4. Питание - сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических трат, построения и возобновления клеток, тканей и регуляции функций. В процессе питания пищевые вещества поступают в пищеварительные органы, подвергаются различным изменениям под действием пищеварительных ферментов, попадают в циркулирующие жидкости организма и таким образом превращаются в факторы его внутренней среды. Питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма при условии его снабжения необходимым количеством белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды в нужных для организма соотношениях. При сбалансированной питании основное внимание уделяется так называемым незаменимым компонентам пищи, которые не.синтезируются в самом организме и должны поступать в него в необходимых количествах с пищей. К таким компонентам относятся незаменимые аминокислоты, незаменимые жирные кислоты, витамины. Незаменимыми компонентами являются также многие минеральные вещества и вода. Оп-

тимальным для питания здорового человека является соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе, близкое 1:1:4.

Потребность организма в воде зависит от массы тела, температуры окружающей среды, характера мышечной деятельности и состава потребляемой пищи. Суточная потребность в воде взрослого человека при средней массе тела 70 кг составляет примерно 2,5 л, или 40 мл • кг"1 (2,5—2,8 л).

Для детей потребность в воде увеличивается в 2—3 раза и составляет 80—100 мл • кг~1 массы тела, что зависит от интенсивного обмена веществ у ребенка и недостаточно развитой функции почек. Запасы воды организма восстанавливаются за счет экзогенной воды, которая поступает в организм, и эндогенной воды, которая образуется в организме в процессе клеточного метаболизма. За счет экзогенной воды, поступающей в организм извне, восполняется большая часть воды организма.

Основное количество воды поступает с напитками (1500 мл) и в составе твердой пищи (750 мл). Вода всасывается слизистой оболочкой пищеварительного тракта на всем его протяжении, но особенно интенсивно в толстом кишечнике. Эндогенной воды образуется всего около 150— 250 мл • сут"1 в зависимости от интенсивности обмена и окисления различных веществ. При полном окислении 100 г жира образуется 107 г воды, 56 г углеводов и 41 г белков.

Распределение воды между органами и тканями зависит от скорости кровотока, метаболизма, проницаемости клеточных мембран, содержания минеральных веществ и белков, регулируется гормональной и нервной системами. Выделение воды из организма в сутки (около 2,5 л) в состоянии относительного покоя распределяется следующим образом: с мочой выделяется 1500 мл (60 %), через кожу — 450 мл (18 %), через легкие — 250 мл (10%), с потом — 150мл (6%), через толстую кишку — около 6%.

Потеря воды организмом сопровождается дегидратацией тканей (обезвоживанием). Дегидратация плохо влияет на многие физиологические функции организма. В первую очередь снижается общий объем крови, повышается ее вязкость, изменяется скорость транспорта веществ. При этом ухудшается кровообращение мозга, мышц, других органов и тканей, что снижает их функциональную активность. Уменьшение объема плазмы только на 3 % приводит к появлению головной боли, апатии, других симптомов. Потеря 1 % воды организмом вызывает чувство жажды, что сигнализирует о необходимости потребления воды.

При мышечной деятельности значительно увеличивается обезвоживание организма. Связано это с увеличением скорости метаболических процессов и усилением потоотделения, которое при отдельных видах работы может увеличиться до 90 %. При физических нагрузках на выносливость, например при марафонском беге, в условиях повышенной температуры спортсмен теряет около 2—3 л воды в час. Если обезвоживание достигает 4—5 % массы тела, то работоспособность такого спортсмена снижается на 30%.

Обезвоживание практически не влияет на результативность выполнения кратковременной мышечной работы (спринтерский бег, прыжки, тяжелая атлетика). Для предупреждения обезвоживания организма при спортивной деятельности необходимо своевременное восполнение запасов воды соответственно ее потерям. При определении количества восполняемой жидкости во время продолжительной работы следует исходить из величины потоотделения, которая варьирует в зависимости от интенсивности работы, температуры окружающей среды и массы тела спортсмена.

У спортсменов не всегда возникает чувство жажды при реальной необходимости возмещения жидкости. Поэтому количество необходимой воды спортсмен может определить путем взвешивания: потеря 0,5 кг массы тела соответствует потере 378 мл воды. Обмен воды находится под контролем эндокринной и нервной систем.

Отдельные гормоны регулируют выделение воды из организма. Основным регулятором является гормон гипофиза — вазопрессин, или антидиуретический гормон, который уменьшает выведение жидкости почками (диурез) за счет сокращения сосудов почек. Секреция этого гормона повышается при снижении объема плазмы крови, что способствует задержанию воды в организме и нормализует объем плазмы крови.

Такие изменения наблюдаются при физических нагрузках, когда происходит снижение объема плазмы крови за счет интенсивного потоотделения. Обмен воды регулирует также гормон коркового вещества надпочечников — альдостерон, который обеспечивает задержку натрия в плазме крови. Содержание натрия в плазме крови непосредственно влияет на содержание в ней воды. При выполнении физических нагрузок, которые вызывают уменьшение объема плазмы крови и содержания натрия, концентрация альдостерона в крови повышается.

Это приводит к усилению обратного всасывания натрия почками (реабсорбация) и задержке воды в организме. Выделение воды почками стимулируют гормон тироксин, паратгормон и половые гормоны. При снижении содержания воды в плазме крови происходит рефлекторное возбуждение участков коры головного мозга, вызывающее чувство жажды. Таким образом ЦНС регулирует водный баланс в организме.

В процессе мышечной работы резко возрастает водно-солевой обмен в организме. Значение водно-солевого обмена возрастает с интенсивностью физической нагрузки и подъемом внешних температур воздуха. Усиленная потеря влаги с потом сопровождается потерей минеральных солей в организме, угнетением мочеобразовательной функции почек, изменением морфологического и минерального состава крови.

С потом выделяются аминокислоты и все водорастворимые витамины: аскорбиновая кислота, рибофлавин, тиамин, биотин, никотиновая кислота и др.

Усиленное выделение солей с потом, а особенно калия создает состояние отрицательного баланса этого электролита, что тормозит анаболические процессы в клетках. Наконец, нарушается нормальное протекание энергетических процессов в организме.

Потеря калия и особенно скелетными мышцами способствует развитию раннего утомления и снижению работоспособности человека. В результате потери воды организмом сгущается кровь, увеличивается концентрация в ней минеральных веществ и количество эритроцитов, гемоглобина, повышается вязкость крови.

В результате изменяются гемодинамические реакции, усиливается деятельность сердца и возрастает частота сердечных сокращений.

Величина и характер влагопотерь при физической работе в условиях высоких температур окружающей среды зависят от индивидуальной тренированности человека как к физическим нагрузкам, так и высокой температуре. У более высокотренированных спортсменов бывают меньше выражены расстройства, связанные с потерей воды, нежели у слаботренированных.

Многими специалистами в свое время предложено большое количество мероприятий для нормализации водно-солевого равновесия у людей, выполняющих физическую нагрузку в условиях высоких внешних температур.

В частности, известны рецепты специальных растворов и смесей, режимы питания, нормы потребления воды и т. д. Академик АН УзССР А. Ю. Юнусов считает, что выбор того или иного питьевого средства обусловлен не только спецификой выполняемой мышечной нагрузки, величиной влагопотери, но и степенью утоления жажды, при меньшем потреблении жидкости.

В связи с этим, питьевой нормой следует считать то минимальное количество воды, принятое в виде питья, которое сохраняет на нормальном уровне суточный водно-солевой баланс и предотвращает избыточное введение жидкости в организме.

А. Ю. Юнусов и 3. Т. Турсунов рекомендуют следующие виды растворов и питьевых смесей для спортсменов, тренирующихся в условиях высоких внешних температур.

Раствор поваренной соли различной концентрации. (0,5 — 1,0%). Можно добавлять сахар и употреблять вместе с газированной водой. При этом снижается потоотделение и потери хлоридов с потом, кровь разжижается, устанавливается нормальное количество гемоглобина и эритроцитов.
Белко-витаминный напиток. Наряду с солями калия, кальция и хлора он содержит:

Органические кислоты — 0,3%.

При употреблении белково-витаминного напитка не только уменьшается потоотделение, но и значительно повышается работоспособность.

Тяжелая мышечная работа, занятия физическими упражнениями, спортом вызывают существенные изменения в вводно-минеральном балансе организма, обмене воды и минеральных соединений. При этом происходящие изменения зависят от параметров выполняемой тренировочной и соревновательной нагрузок (их интенсивности, продолжительности) и специфики вида спорта. Систематические занятия любыми видами спорта, связанными со значительными мышечными нагрузками, приводит к заметному увеличению минерального компонента костной ткани. Особенно заметно повышается содержание минеральных веществ в костной ткани у представителей видов спорта, в которых присутствуют большие нагрузки на костную систему: тяжелой атлетики, акробатических прыжков, прыжков на батуде, прыжков с трамплина, легкоатлетических прыжков и др.

Под влиянием систематической тренировки в крови повышается содержание ионов железа, меди, марганца, цинка и некоторых других элементов. При этом обнаруживается прямая зависимость между квалификацией спортсмена и содержанием в крови указанных элементов. Содержание микроэлементов в крови повышается с ростом тренированности и снижается с падением спортивной работоспособности.

Непосредственное выполнение тренировочной работы также оказывает существенное влияние на минеральный баланс организма, изменения которого зависят от характера выполняемой тренировочной работы. Так, по данным Турсуновой под влиянием работы высокой интенсивности содержание натрия и калия в крови существенно уменьшалось (соответственно на 14,3 и 19,6%), а при длительной работе умеренной интенсивности – повышалось (соответственно на 13,4 и 13,7%).

В других исследованиях были обнаружены изменения содержания микроэлементов в крови, которые зависели как от характера выполняемой работы, так и от квалификации спортсменов. Так, гонка на 5 км сопровождалась у лыжниц – мастеров спорта снижением концентрации железа, меди и марганца в плазме крови (соответственно на 51,0; 20,4 и 20,0%) и накоплением этих микроэлементов в клетках крови (соответственно на 7,0; 8,5 и 22,0%). У начинающих лыжниц в тех же условиях изменения указанных микроэлементов были менее выражены.

Длительная мышечная работа (лыжные гонки на 30 и 50 км) сопровождалась уменьшением содержания железа, меди и марганца не только в плазме, но и в клетках крови. Указанные изменения обусловлены в первую очередь увеличением их потери с потом, т.к. указанные нагрузки характеризуются значительным потоотделением. Так, при тренировке с использованием высокоинтенсивных нагрузок потоотделение увеличивается в 60 – 70 раз, а при длительной работе умеренной интенсивности – в 115 – 150 раз по сравнению с уровнем покоя. При этом, кроме указанных микроэлементов, значительно возрастают потери с потом натрия и калия (соответственно в 33-38 и 22-24 раза).

Увеличение потерь минеральных веществ, сопровождающее тренировочную работу, заметно повышает потребность в этих веществах. Так, по данным ряда исследователей у квалифицированных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, в которых тренировочный процесс и соревновательная деятельность сопровождается обильным потоотделением, потребность в натрии возрастает до 20-25 г в сутки. Существенно возрастает потребность и в других минеральных веществах. Как правило, такую возросшую потребность нельзя удовлетворить за счет обычного питания. Требуется прием специальных препаратов.

Некоторые изменения функционального состояния спортсменов, возникающие в период интенсивных тренировок и участия в соревнованиях, могут быть обусловлены сдвигами в минеральном балансе организма. Так, у спортсменов, специализирующихся в видах спорта, в которых требуется проявление выносливости к длительным нагрузкам, нередко обнаруживается выраженная гипотония – понижение артериального давления. Это состояние характеризуется понижением работоспособности, быстрой утомляемостью. Одной из причин возникновения подобного состояния может быть дефицит натрия в организме, вызванный его большими потерями с потом. Прием спортсменами в течение нескольких дней повышенных количеств NаCl нередко полностью устраняет указанные явления.

В рамках курса биохимии в вузах физической культуры отсутствует возможность подробно разбираться с взаимосвязью особенностей минерального баланса с заболеваниями и состояниями организма человека. Однако на значении одного микроэлемента – селена - остановимся более подробно. Обусловлено это тем, что в последние годы интерес к этому микроэлементу чрезвычайно возрос. В настоящее время он занимает одно из первых мест в ряду так называемых антиоксидантов – веществ, предотвращающих образование вредных для организма перекисных и свободно-радикальных соединений, а также блокирующих их действие.

Указанные вещества могут как поступать, так и образовываться в организме человека. Свободно-радикальные соединения в повышенных количествах возникают в процессе мышечной работы, сопровождающейся значительным утомлением. Из этого вытекает особая значимость селена для спортсменов.

Механизм действия селена связан с тем, что он входит в состав фермента глютатионпероксидазы – разрушающего перекисные и свободно радикальные соединения. Потребность в селене точно не установлена и составляет по данным разных авторов от 20 до 100 мкг в сутки. У спортсменов она, естественно, выше. В таблице 7 приведены данные о содержании селена в различных продуктах питания.

Содержание селена в отдельных продуктах питания

Продукты питания	Содержание селена, мг/100 г продукта
Кокос	0,81
Фисташки	0,45
Свиное сало	0,2-0,4
Чеснок	0,2-0,4
Морская рыба	0,02-0,2
Пшеничные отруби	0,11
Белые грибы	0,10
Яйца	0,07-0,10

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Каково содержание воды в организме и ее распределение между различными тканями и органами? Что понимается под свободной, связанной и иммобильной водой?

2. Какова роль воды в организме?

3. Каков химический состав и биологическая роль важнейших водно – дисперсных систем организма: крови, лимфы, клеточной протоплазмы, мочи, слюны?

4. Какие факторы влияют на потребность организма человека в воде?

5. Каковы биохимические механизмы регуляции водного баланса организма?

6. Каково содержание минеральных веществ в организме и их распределение между различными тканями и органами?

7. Какие минеральные соединения присутствуют в организме человека?

8. Какова роль в организме человека различных минеральных соединений и образующихся при их диссоциации ионов?

9. Какие факторы влияют на потребность организма человека в минеральных соединениях?

10. Каковы биохимические механизмы регуляции обмена минеральных соединений?

11. Какие изменения происходят в водно-минеральном обмене при выполнении мышечной работы?

Основной признак живого организма - обмен веществ и энергии. В организме непрерывно идут пластические процессы, процессы роста, образования сложных веществ, из которых состоят клетки и ткани. Параллельно происходит обратный процесс разрушения. Всякая деятельность человека связана с расходованием энергии. Даже во время сна многие органы (сердце, легкие, дыхательные мышцы) расходуют значительное количество энергии. Нормальное течение этих процессов требует расщепления сложных органических веществ, так как они являются единственными источниками энергии для животных и человека. Такими веществами являются белки, жиры и углеводы. Большое значение для нормального обмена веществ имеют также вода, витамины и минеральные соли. Процессы образования в клетках организма необходимых ему веществ, извлечение и накопление энергии (ассимиляция) и процессы окисления и распада органических соединений, превращение энергии и ее расход (диссимиляция) на нужды жизнедеятельности организма между собой тесно переплетены, обеспечивают необходимую интенсивность обменных процессов в целом и баланс поступления и расхода веществ и энергии.

Работа содержит 1 файл

обмен в-в.docx

Регуляция обмена веществ в организме человека при мышечной деятельности.

Обмен веществ и энергии.

Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев. За 5 лет учебы роговица глаза у студента сменяется 350 раз, ткани желудка обновляются 500 раз, эритроцитов вырабатывается до 300 млрд ежедневно, в течение 5-7 дней половина всего белкового азота печени заменяется.

Белки - необходимый строительный материал протоплазмы клеток. Они выполняют в организме специальные функции. Все ферменты, многие гормоны, зрительный пурпур сетчатки, переносчики кислорода, защитные вещества крови являются белковыми телами. Белки сложны по своему строению и весьма специфичны. Белки, содержащиеся в пище, и белки в составе нашего тела значительно отличатся по своим качествам. Если белок извлечь из пищи и ввести непосредственно в кровь, то человек может погибнуть. Белки состоят из белковых элементов - аминокислот, которые образуются при переваривании животного и растительного белка и поступают в кровь из тонкого кишечника. В состав клеток живого организма входит более 20 типов аминокислот. В клетках непрерывно протекают процессы синтеза огромных белковых молекул, состоящих из цепочек аминокислот. Сочетание этих аминокислот (всех или части из них), соединенных в цепочки в разной последовательности, и обусловливает бесчисленное количество разнообразных белков.

Аминокислоты делятся на незаменимые и заменимые. Незаменимыми называются те, которые организм получает только с пищей. Заменимые могут быть синтезированы в организме из других аминокислот. По содержанию аминокислот определяется ценность белков пищи. Вот почему белки, поступающие с пищей, делятся на две группы: полноценные, содержащие все незаменимые аминокислоты, и неполноценные, в составе которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты. Основным источником полноценных белков служат животные белки. Растительные белки (за редким исключением) неполноценные.

В тканях и клетках непрерывно идет разрушение и синтез белковых структур. В условно здоровом организме взрослого человека количество распавшегося белка равно количеству синтезированного. Так как баланс белка в организме имеет большое практическое значение, разработано много методов его изучения.

Баланс белка определяется разностью между количеством белка, поступившего с пищей, и количеством белка, подвергшегося за это время разрушению. Количество поступившего белка определить не трудно: для этого надо определить количество азота в пище. В состав белков непременно входит азот, которого нет в углеводах и жирах. Следовательно, зная количество азота, введенного в организм с пищей, и количество выделенного организмом азота, можно определить количество утилизированного организмом белка. О количестве белка, подвергшегося в организме разрушению, судят по количеству азота, выделенного организмом с экскрементами.

В относительно здоровом организме человека среднего возраста количество введенного азота равно количеству выделенного. Такое соотношение называется азотистым равновесием. В организме белок не откладывается про запас, не депонируется. Поэтому при тяжелых физических нагрузках, болезнях или голодании в организме может идти процесс распада собственных белков. Количество выведенного азота при этом больше, чем количество поступившего. Это состояние называется отрицательным азотистым балансом.

В некоторых случаях в организме синтез белка превышает его распад. Количество выведенного азота при этом меньше количества поступающего. Такое состояние называется положительным азотистым балансом. Положительный азотистый баланс наблюдается у детей, беременных женщин, выздоравливающих больных.

Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нервным путями (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг).

Содержание белка в пищевых продуктах различно. К примеру, в свежем мясе и рыбе 18 г на 100 г продукта, в бобовых - 18, хлебе - 7, сыре, твороге - 20.

Считается, что норма потребления белка в день для взрослого человека составляет 80-100 г. Если его поступает больше, то лишний белок идет на покрытие энергетических затрат организма. При этом он может трансформироваться в углеводы и другие соединения. При больших физических нагрузках потребность организма в белке может доходить до 150 г/сут.

Азот - один из конечных продуктов окисления белка. Однако азот выделяется не в свободном состоянии, а в виде, соединений с водородом - NН3. Это соединение (аммиак) вредно для организма. Аммиак обезвреживается в печени, превращаясь в мочевину, которая выводится с мочой.

Углеводы делятся на простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. Большинство из них, например глюкоза, имеет формулу С6Н12О6. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы построены из двух или многих молекул моносахаридов. Соответственно они называются дисахаридами и полисахаридами. К дисахаридам относятся свекловичный сахар, молочный, солодовый и некоторые другие. Они хорошо растворяются в воде, но из-за большой величины молекул почти не всасываются в кишечнике. К полисахаридам относятся гликоген, крахмал, клетчатка. Они не растворимы в воде и могут всасываться в кровь лишь после расщепления до моносахаридов.

Углеводы поступают в организм с растительной и частично с животной пищей. Они также синтезируются в организме из продуктов расщепления аминокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в таком виде откладываются в организме.

Значение углеводов. Углеводы - важная составная часть живого организма. Однако их в организме меньше, чем белков и жиров, они составляют всего лишь около 2% сухого вещества тела. Углеводы в организме главный источник энергии. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество разносится по тканям и клеткам организма. В клетках глюкоза при участии ряда ферментов окисляется до H2О и СO2. Одновременно освобождается энергия (4,1 ккал), которая используется организмом при реакциях синтеза или при мышечной работе.

Клетки головного мозга в отличие от других клеток организма не могут депонировать глюкозу. Кроме того, если уровень глюкозы в крови падает ниже 60-70 мг% (т.е. 60-70 мг на 100 мл крови), то почти прекращается переход глюкозы из крови в нервные клетки. При таком низком содержании сахара в крови (гипогликемия) появляются судороги, потеря сознания (гипогликемический шок) и наступает угроза жизни. У практически здорового человека автоматически поддерживается оптимальный уровень глюкозы в крови (80-120 мг%).

Если с пищей поступает недостаточное количество сахара, то он синтезируется из жиров и белков. Излишки сахара (после приема пищи, богатой углеводами) превращаются в печени и мышцах в гликоген и там откладываются (депонируются). Этот процесс регулируется гормоном поджелудочной железы - инсулином. При нарушении функции поджелудочной железы развивается тяжелое заболевание - диабет. В этой ситуации сахар не преобразуется в гликоген, и количество его в крови может достигать 200- 400 мг%. Такое высокое содержание сахара в крови (гипергликемия) приводит к тому, что почки начинают выделять сахар с мочой. За день больной может терять таким путем до 500 г сахара.

Значение углеводов при мышечной деятельности. Запасы углеводов особенно интенсивно используются при физической работе. Однако полностью они никогда не исчерпываются. При уменьшении запасов гликогена в печени его дальнейшее расщепление прекращается, что ведет к уменьшению концентрации глюкозы в крови. Мышечная деятельность в этих условиях продолжаться не может. Уменьшение содержания глюкозы в крови является одним из факторов, способствующих развитию утомления. Поэтому для успешного выполнения длительной и напряженной работы необходимо пополнять углеводные запасы организма. Это достигается увеличением содержания углеводов в пищевом рационе и дополнительным введением их перед началом работы или непосредственно при ее выполнении. Насыщение организма углеводами способствует сохранению постоянной концентрации глюкозы в крови и тем самым повышает работоспособность человека.

Влияние углеводов на работоспособность установлено лабораторными экспериментами и наблюдениями при спортивной деятельности.

В опытах, проведенных B.C. Фарфелем, обнаружено, что натощак даже тренированные спортсмены не смогли пройти на лыжах 50 км. В этих условиях резко снизилось содержание глюкозы в крови и спортсмены были вынуждены прекратить работу, пройдя лишь 35 км. При нормальном питании и дополнительном приеме углеводов на старте концентрация глюкозы в крови остается постоянной и работоспособность спортсменов при этом сохраняется на протяжении этой дистанции.

Углеводы следует принимать или непосредственно перед стартом, или не позднее чем за 2 ч до начала работы. Если же это делать за 30- 90 мин до старта, то начало работы совпадает с периодом усиленного депонирования углеводов. Это ведет к уменьшению глюкозы, выходящей из печени в кровь. Преобладание процессов депонирования углеводов над их расщеплением сопровождается понижением концентрации глюкозы в крови и ведет к ухудшению работоспособности организма.

Прием углеводов более чем за 2 ч до старта обеспечивает почти полное их всасывание и депонирование до начала работы. В этом случае никаких затруднений в расщеплении гликогена в печени не возникает. Прием углеводов непосредственно на старте также не создает каких- либо трудностей для расщепления. В этих условиях глюкоза начинает всасываться уже в процессе мышечной деятельности, при которой расщепление гликогена и выход глюкозы в кровь преобладает над депонированием. Указанные сроки дополнительного питания должны изменяться в зависимости от количества принимаемой глюкозы. Например, большие дозы сахара (200 г и более) задерживают выход углеводов в депо в течение 3 ч и более.

При приеме углеводов непосредственно во время работы концентрация глюкозы в кровли увеличивается быстрее, чем это можно предположить, учитывая время, необходимое на их переваривание и всасывание. По-видимому, это происходит вследствие рефлекторного усиления расщепления углеводов в печени при действии сахара на рецепторы ротовой полости. Эта точка зрения подтверждается опытами с изолированным воздействием раздражителей сладкого вкуса на рецепторы слизистой оболочки рта или с введением небольших количеств 1,5%-ной глюкозы. В этих случаях сахар или совсем не поступает в организм, или поступает в ничтожном количестве, которое не может заметно увеличить концентрацию глюкозы в крови. Однако благодаря рефлекторным воздействиям с рецепторов ротовой полости усиливается расщепление углеводов в печени и, как следствие этого, повышается концентрация глюкозы в крови.

Регуляция углеводного обмена. Депонирование углеводов, использование углеводных запасов печени и все другие процессы углеводного обмена регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции углеводного обмена имеет и кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии.

Эфферентные нервные пути, обеспечивающие регуляцию углеводного обмена, относятся к вегетативной нервной системе. Симпатические нервы усиливают процессы расщепления и выход гликогена из печени. Парасимпатические нервы, наоборот, стимулируют депонирование гликогена. Нервные импульсы могут воздействовать либо прямо на клетки печени, либо косвенным путем, через железы внутренней секреции. Гормон мозгового слоя надпочечника адреналин способствует выходу углеводов из депо. Гормон поджелудочной железы инсулин обеспечивает их депонирование. Кроме этих гормонов в регуляции углеводного обмена участвуют гормоны коркового слоя надпочечников, щитовидной железы и передней доли гипофиза.

Читайте также: