Биологические основы физической культуры
Основные понятия Социально-биологические основы физической культуры – это комплекс медико-биологических, гуманитарных и социальных знаний, на достижениях которой базируется теория и методика физического воспитания и спортивной тренировки.
ЧЕЛОВЕК – высшая ступень развития биологической эволюции, элемент живой природы и социальной жизни человеческого сообщества. Он является биосоциокультурной системой, уникальность которой определяется сплавом природных, врожденных особенностей индивида и приобретенных им в процессе развития, влияния на него социальной среды.
Организм человека – единая сложная саморегулируемая и саморазвивающаяся биологическая система, находящаяся в постоянном взаимодействии с изменяющимися условиями окружающей внешней среды.
Адаптация – процесс приспособления строения и функций организма к условиям существования. Различают несколько видов адаптации: *Специфическая адаптация – совокупность изменений в организме, обеспечивающих постоянство его внутренней среды. *Общая адаптация – совокупность изменений приводящих к мобилизации энергетических и пластических ресурсов организма. *Срочная адаптация – изменения, которые развиваются непосредственно во время воздействия какого-либо фактора за счет имеющихся в организме человека функциональных возможностей.
Основной единицей, определяющей состояние и жизнеспособность организма, является клетка. В организме человека насчитывается более 11 триллионов клеток. Клетка – элементарная, универсальная единица живой материи. Ткань - совокупность клеток и межклеточного вещества. Разделяют 4 вида ткани: - Эпителиальную - Соединительную - Мышечную - Нервную Орган – это часть целостного организма, обусловленная в виде комплекса тканей, сложившегося в процессе эволюционного развития и выполняющего определенные специфические функции.
Функциональные системы организма – группы органов, обеспечивающие, протекающие в них согласованные процессы жизнедеятельности: - Нервная - Кровеносная - Дыхательная - Опорно-двигательная - Пищеварительная - Выделительная - Эндокринная - Сенсорная
Внутренняя среда организма – комплекс жидкостей (кровь, лимфа и т. д. ), омывающих клеточные элементы и принимающие определенное участие в питании и обмене органов и тканей. От химического состава, физико-химических и биологических свойств среды зависят реактивность, возбудимость и чувствительность к различным видам воздействий.
Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма (температура тела, кровяного давления, содержания веществ в крови и т. д. ). Саморегуляция и самосовершенствование организма – реализуется главным образом через совершенствование в организме механизмов адаптации к постоянно изменяющимся условиям внешней среды, производства, быта. Физическая тренировка вместе со сбалансированным питанием обусловливает эффективность саморегуляции организма и самосовершенствования организма.
Обмен веществ (метаболизм) и энергии составляет сущность жизнедеятельности любого организма. Он характеризуется сложными биохимическими реакциями и зависит от согласованной деятельности систем вегетативного обеспечения: пищеварения, кровообращения и дыхания. Субстраты метаболизма (соединения поступающие с пищей) – белки, углеводы, жиры или липиды, поступающие в малых количествах витамины, минеральные вещества расщепляются в органах пищеварения. Обмен веществ – источник энергии для всех жизненных процессов и функций организма.
Интенсивность обмена вещест За 5 лет учебы у студентов: § Роговица глаза обновляется 250 раз, § Ткань желудка обновляется 500 раз, § За 3 месяца обновляется 50% белков тела человека, § Ежедневно костный мозг вырабатывает до 500 млрд. новых эритроцитов.
Поступление с пищей белков повышает объем энергии на 10%, углеводов на 6%, жиров на 3%. При обычном смешанном питании прием пищи увеличивает основной обмен на 150 -200 ккал. Ассимиляция – образование в клетках организма свойственных ему веществ из других, которые поступают из внешней среды. При ассимиляции организм не только усваивает органические соединения, но и накапливает находящуюся в них энергию. Диссимиляция – окисление и распад органических соединений в клетках организма, при котором происходит образование и превращение энергии, перенос ее к участкам клеток, где она расходуется.
Содержание белков в организме человека колеблется в пределах 60 -80% в сухом остатке тканей. Около 30% белков человеческого тела находится в мышцах, около 20% - в костях и сухожилиях, около 10% - в коже. Обновление белков – непрерывный процесс. Их жизненный период колеблется от нескольких минут до нескольких суток. В нормальных условиях организм человека практически лишен резервов белка. Мобилизуемый резерв составляет 45 г: в мышцах – 40 г, в крови и печени – 5 г.
Жиры (липиды) – являются важным источником энергии в организме, необходимый составной частью клеток. Жиры выполняют ряд физиологических функций: энергетическую, структурную, регуляторную, терморегуляторную, защитную. Жиры также являются растворителем многих органических соединений, в том числе витаминов A, D, E, K, что обеспечивает транспорт их в биологических жидкостях, проникновение через стенки сосудов и мембраны клеток.
Углеводы составляют в организме человека менее 2% от сухого остатка массы тела. Основная часть их сосредоточена в печени в виде гликогена в количестве 510%, в скелетных мышцах – до 3%, в сердечной мышце около 0, 5%, в головном мозге – 0, 2%. Углеводы делятся на простые и сложные. Углеводы синтезируются в организме из продуктов расщепления, аминокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и откладываются в организме. Углеводы, являясь важнейшим источником энергии, обеспечивают нормальную деятельность нервной системы и выполняют в организме такие функции как пластическую, защитную и обладают специфическим действием.
Водоминеральный обмен – это процессы поступления во внутреннюю среду организма ионов воды и минеральных веществ, их распределение и выделение в окружающую среду. Основной составной частью всех тканей клеток организма является вода. Потери 10 -20% воды организмом вызывают тяжелые нарушения и приводят к гибели. Постное голодание, при условии потребления необходимого кол-ва воды, переносится человеком до 40 -45 суток, без воды всего 5 -7 суток. Потеря 9 -12% от общей массы тела также может привести к смерти. Удаляется вода через почки – 1, 7 л, кожу – 0, 5 л, и с воздухом – 0, 3 л.
Вода участвует в транспорте питательных веществ к клеткам организма и выделении из организма продуктов распада, в поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления, в механической защите суставов, связок, мышц, в процессах терморегуляции и биохимических превращениях. Отношение общего количества потребляемой жидкости к общему количеству выделяемой жидкости называется водным балансом. Минеральные вещества относятся к незаменимым факторам, поскольку не синтезируются в организме, а поступают только с пищей и водой. Они составляют основу костной ткани, определяют уровень осмотического давления, участвуют в образовании буферных систем, активируют обмен веществ и энергии, в процессе совершенствования крови, транспорта кислорода в крови и мышечной ткани и др.
Витамины – специфические органические соединения, обладающие большой биологической активностью и оказывающие значительное воздействие на обмен веществ в организме, повышая его активность. Они обеспечивают высокую работоспособность и повышают сопротивляемость к различным заболеваниям. Физкультурно-спортивная деятельность повышает потребность организма в витаминах. К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относят к витаминам. В 1881 году русский врач В. И. Лунин (см. Рис. 1) взял 2 группы мышей. Одну он кормил натуральным молоком. А вторую – питательной смесью с тем же содержанием белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды, что и молоко. И мыши второй группы вскоре погибли. Лунин решил, что это произошло по причине отсутствия некоторых необходимых компонентов. Он их назвал витаминами.
Гиповитаминоз – заболевание, которое возникает при недостаточном поступлении витамина в организм. Авитаминоз – заболевание, которое возникает при отсутствии витамина. Гипервитаминоз – заболевание, которое возникает при избыточном поступлении витамина в организм.
Классификация витаминов группа В и витамин С группа(A, D, E, F, K)
Характеристика витаминов Витамин А (ретинол) Содержится в рыбьем жире, сливочном масле, моркови, шпинате. Суточная доза – 0, 9 мг. При недостатке возникает куриная слепота – нарушение сумеречного зрения; шелушится кожа. При избытке изменяется цвет кожи и слизистых. Могут развиваться головные боли и малокровие. Витамин D (кальциферол) Регулирует обмен кальция в организме. Образуется в коже под действием ультрафиолета – солнечного излучения. Содержится в молоке и печени рыб. При недостатке вызывает рахит. Суточная доза – 0, 005 мг. При недостатке витамина развивается рахит – заболевание, связанное с нарушением роста и окостенения костей. Витамин F Необходим для построения клеточных мембран, содержится в подсолнечном масле. Витамин Е (токоферол) Содержится в муке, печени, пшенице. При недостатке вызывает бесплодие и малокровие.
Витамины группы В. Суточная доза этих витаминов – 1, 2 – 1, 8 мг. – В 1 (тиамин) Входит в состав ферментов. Содержится в пшенице. При недостатке В 1 развивается болезнь Бери-бери – нарушения в работе нервной системы, сопровождающиеся судорогами и параличом. – В 2 (рибофлавин) При недостатке развиваются заболевания кожи и глаз. Содержится в молоке и яйцах. – В 5 (РР), или никотиновая кислота Регулирует обмен веществ. – В 9 (фолиевая кислота) Стимулирует созревание эритроцитов. – В 12 Синтезируется кишечной палочкой. Принимает участие в процессах кровообразования. При его недостатке развивается малокровие.
Витамин К Регулирует процесс свертывания крови. Синтезируется кишечными бактериями. Содержится в зеленых овощах: капусте, шпинате. Суточная доза – 0, 7 -2 мг. При недостатке витамина развивается склонность к кровотечениям.
Кровь Количество крови в организме – 7 -8% от массы тела. У человека массой 70 кг имеется 5 -6 л крови. При средних размерах тела и физической подготовленности объем крови у мужчин 5 -6 л, у женщин 4 -5 л. В покое 20 -50% крови может быть выключено из кровообращения и находиться в так называемых «кровяных депо» : в печени, в селезенке, мышцах и сосудах кожи. Кровь состоит из жидкой части (плазмы) – 55 -60% и взвешенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и др. ) – 40 -45%.
Кровь – жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма. Она выполняет следующие функции: * транспортную – в процессе обмена веществ переносит к тканям питательные вещества. * регуляторную – осуществляет гуморальную регуляцию с помощью гормонов и других химических веществ. * защитную – защищает организм от вредных веществ и инородных тел. * теплообменную – участвует в поддержании постоянной температуры тела. * гомеостатическую – поддерживает постоянство внутренней среды.
Скорость распространения волны пульсовой у людей § С недостающим двигат. режимом 30 -40 л. =698 см/сек § С оптимальным двигат. режимом 40 -49 л. =550 см/сек § С оптимальным двигат. режимом 50 -59 л. =579 см/сек Эффект одного занятия: § До занятий =698 см/сек § После занятий =604 см/сек
Эритроциты – красные кровяные клетки, носители дыхательного пигмента – гемоглобина. Каждый эритроцит содержит около 250 млн. молекул гемоглобина. Гемоглобин – сложный и богатый железом белок. В 1 мм 3 крови у мужчин в среднем 5 млн. эритроцитов, у женщин 4, 5 млн. У людей, занимающихся спортом эта величина достигает 6 млн и более. Лейкоциты – белые кровяные клетки. В 1 мм 3 крови содержится их 6 -8 тыс. Они способны проникать через стенки кровеносных сосудов и уничтожать болезнетворные микробы и инородные тела. Тромбоциты защищают организм от потери крови. Их содержание в 1 мм 3 крови – 100 -300 тыс. При повреждении тела и кровеносных сосудов тромбоциты способствуют свертыванию крови, образованию тромба, который закупоривает сосуд и прекращает потерю крови.
При регулярных физических нагрузках: - Увеличивается количество эритроцитов и содержание гемоглобина в них, следовательно повышается кислородная емкость крови. - Повышается сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, благодаря повышению активности лейкоцитов. - Ускоряются процессы восстановления после значительной потери крови.
Кровеносные сосуды составляют 2 круга кровообращения – малый и большой. Функциональным центром кровеносной системы является сердце, выполняющее роль двух насосов. Один (правая сторона сердца) – продвигает кровь по малому кругу кровообращения, второй (левая сторона) – по большому кругу кровообращения.
Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке, далее по артериям кровь, насыщенная кислородом, идет по телу. Артерии разделяются на капилляры, где кровь отдает кислород и насыщается углекислым газом – становится венозной. Венозная кровь попадает в систему полой вены, которая впадает в правое предсердие. На этом большой круг кровообращения заканчивается.
Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка, оттуда венозная кровь попадает в легочные артерии, далее в капилляры, где насыщается кислородом, превращаясь в артериальную. И, по легочным венам, впадает в левое предсердие, где заканчивается малый круг кровообращения.
Сердце - основной структурно-функциональный компонент системы кровообращения. Представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме. Сердце представляет собой мышцу, обильно снабженную кровеносными сосудами. Работает оно автоматически под контролем центральной нервной системы. Отрицательное воздействие на деятельность сердца оказывают резкие колебания температуры, ионизирующие излучения, магнитные поля, электромагнитные волны, химические вещества.
Стенка сердца состоит из 3 слоев: внутренний – эндокард, средний – миокард, наружный – эпикард 1. Эндокард изнутри выстилает поверхность камер сердца, он образован эндотелием (вид эпителия 2. Миокард составляет основную массу стенки сердца. Он образован поперечнополосатой сердечной мышечной тканью, волокна которой расположены в несколько слоев. Миокард предсердий значительно тоньше, чем миокард желудочков. Миокард левого желудочка в 3 раза толще, чем миокард правого. 3. Эпикард – серозная оболочка сердца, образованная соединительной и эпителиальной тканью. Перикард – сердечная сумка. Состоит из наружного (прилегающего к эпикарду) и внутреннего листка, между которыми есть полость (перикардиальная полость), заполненная жидкостью, которая снижает трение. Сама сумка выполняет защитную роль.
Средние размеры сердца взрослого мужчины Размеры, см Организм Масса, г Длинник Поперечник Нетренированный 14 12 300 Тренированный 18 17 500
Важным показателем работы сердца является количество крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении. Этот показатель называется систолическим объемом крови. Вторым важным показателем является минутный объем крови, т. е. количество крови, выбрасываемое одним желудочком в течение одной минуты. Секрет высокой работоспособности сердца тренированного человека состоит в сохранении строгого ритма работы и в том, что мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами.
Показатели работоспособности сердца Необходимый объем крови, л/мин ЧСС, уд/мин Систолический объем крови, мл Положение лежа: - нетренированный - тренированный 4 4 67 50 60 80 Быстрая ходьба: - нетренированный - тренированный 9 9 90 70 100 130 Быстрый бег: - нетренированный - тренированный 30 30 200 170 100 180
Третьим важным показателем работоспособности сердца является артериальное давление, т. е. давление крови на стенку сосуда и стенки сосуда на кровь. Его величина зависит от эластичности стенки сосуда, оказывающей сопротивление давлению крови, от количества крови, поступающей в единицу времени из сердца в аорту, а также от ряда других факторов.
Мышечный насос – механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц.
Лимфа – бесцветная жидкость, близкая по составу к плазме крови, в ней примерно вдвое меньше содержание белка. Ее функции направлены на поддержание гомеостаза: транспорт белов из тканевого пространства в кровь, перераспределение воды в организме, участие в именных реакциях, всасывание и транспортировка жиров, удаление жидкости из тканевого пространства. Наибольшее ее количество образуется в печени.
Основная функция лимфатической системы – это вывод ядов и токсинов из организма человека. Таким образом, она принимает непосредственное участие в иммунитете человека.
Лимфатическая система состоит из лимфатических узлов и лимфатических сосудов.
Лимфа циркулирует по сосудам, проходя лимфатические узлы. Лимфатические узлы содержат множество макрофагов и лимфоцитов. В лимфатических узлах лимфатические сосуды распадаются на более мелкие, где происходит фильтрация лимфы и ее обеззараживание от различных грибков, бактерий и других паразитов. А очищенная лимфа следует дальше.
То есть лимфа – это одна из жидкостей, образующих внутреннюю среду организма, по своему составу напоминающая кровь. В ней не содержатся эритроциты и тромбоциты, но в большом количестве есть лимфоциты. Ток лимфы обеспечивается мышцами, окружающими лимфатические сосуды. Они сокращаются, проталкивая кровь вверх. А обратному току жидкости препятствуют клапаны в сосудах. Таким образом, лимфа находится в постоянном движении.
Дыхание Дыхательную систему человеческого организма составляют – воздухоносные пути: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, ветвясь, разделяются на более мелкие бронхиолы, заканчивающиеся альвеолами, заполненными воздухом. Дыхательный центр – ограниченный участок в ЦНС, где происходит формирование дыхательного импульса, в результате чего создается координированная деятельность мышц, обеспечивающих организму, требуемую величину газообмена и задается частота и глубина дыхания. Центры вдоха и выдоха – отдельные системы, состоящие из ряда клеток (нейронов) с различной возбудимость.
Дыхательные мышцы Полость грудной клетки расширяется за счет дыхательных мышц: диафрагмы и межреберных мышц. Диафрагма – это мышечная перегородка, которая разделяет грудную и брюшную полость. При вдохе она опускается на 3 – 4 см, увеличивая объем грудной клетки на 1000 – 1200 мл. Также происходит сокращение межреберных мышц, которые приподнимают легкие, увеличивая их объем.
Дыхательные мышцы
Процесс дыхания можно пронаблюдать на модели Дондерса. Необходимо взять стеклянную воронку, внутрь которой поместить шарик. Его клапан натянуть на наружную сторону воронки и зафиксировать.
Аэробная и анаэробная производительность организма. Аэробная – способность организма осуществлять энергетическое обеспечение двигательной деятельности за счет биохимических реакций, протекающих с участием кислорода. Анаэробная – энергетическое обеспечение организма без участия кислорода.
Показатели дыхания Не тренированные Тренированные Частота, цикл/мин 20 -16 10 -18 Дыхат. объем, мл 350 -500 600 -800 3, 2 -3, 8 тыс 5, 0 -7, 0 тыс ЖЕЛ, мл
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после полного вдоха. Средние величины ЖЕЛ: у нетренированных мужчин – 4700 и женщин – 3500 мл. У тренированных 4700 и 3500 соответственно
ЖЕЛ складывается из: - дыхательного объема легких; - резервного объема вдоха; - резервного объема выдоха. ЖЕЛ зависит от возраста, тренированности человека. пола Спирометр – прибор для измерения ЖЕЛ и степени
Спорт и физические нагрузки способствуют развитию дыхательных мышц, следовательно, увеличивают ЖЕЛ
Резервный объем вдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Резервный объем выдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после спокойного выдоха Остаточный объем – объем, который остается после интенсивного выдоха.
Дыхательный объем – количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, выдох, дыхательная пауза). Величина дыхательного объема находится в прямой зависимости от степени тренированности к физическим нагрузкам и колеблется в состоянии покоя от 350 до 800 мл. У нетренированных людей объем находится на уровне 350 -500, у тренированных – 800 мл и более. При интенсивной физической работе дыхательный объем может увеличиваться до 2500 мл. Частота дыхания – количество дыхательных циклов в 1 мин. Средняя частота дыхания у нетренированных людей в покое 16 -20 циклов в 1 мин, у тренированных, за счет увеличения дыхательного объема, частота дыхания снижается до 8 -12 циклов в 1 минуту.
Гипоксия (кислородное голодание) – пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях. Возникает при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе или в крови при нарушении биохимических процессов тканевого дыхания. Максимальное потребление кислорода (МПК) – наибольшее кол-во кислорода, которое организм может потребить в минуту при предельно-интенсивной мышечной работе. Величина МПК определяет функциональное состояние этих систем и характеризует степень тренированности организма к длительным физическим нагрузкам.
Легочная вентиляция – объем воздуха, который проходит через легкие за 1 минуту. Она определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое находится на уровне 5 -9 л. При физической работе объем достигает 50 л. Максимальный показатель может достигать 187, 5 л при дыхательном объеме 2, 5 л и частоте дыхания 75 дыхательных циклов в 1 минуту.
Кислородный запрос – количество кислорода, необходимое организму для обеспечения процессов жизнедеятельности в различных условиях покоя или работы в 1 минуту. В среднем он равен 250 -300 мл. Суммарный запрос – это количество кислорода, необходимое для обеспечения выполнения всей предстоящей работы. Потребление кислорода – количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой -либо работы за 1 минуту. Максимальное потребление кислорода (МПК) – наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе.
Кислородный долг – количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе. При длительной интенсивной работе возникает суммарный кислородный долг, который ликвидируется после окончания работы. Величина максимально возможного суммарного кислородного долга имеет предел. У нетренированных людей он находится в пределах 10 л, у тренированных может достигать 20 л и более.
Опорно-двигательный аппарат (ОДА) Опорно-двигательная система – это вместилище всех систем, органов и процессов, происходящих в теле человека. Проблемы опорно-двигательной системы незамедлительно сказываются на работе всего организма.
Активная физическая деятельность – одно из главных условий гармонично развитого человека. При постоянной физической нагрузке у человека развивается костный аппарат, увеличивается мышечная масса, улучшается состояние кровеносной и пищеварительной систем. Но часто люди двигаются значительно меньше, чем это необходимо, и у них развивается гиподинамия.
Мышцы и кости растут и развиваются в течение практически всей жизни человека. Особенно активный рост происходит в детском и подростковом возрасте, когда кости достаточно гибкие и в них содержится много органических веществ. К 25 годам рост и окостенение скелета заканчивается, однако к 30 – 35 годам кости еще продолжают расти в толщину. Для того чтобы скелет и вся опорно-двигательная система в целом нормально формировались, человеку необходимо правильно питаться, получать с пищей достаточное количество витаминов и минеральных солей. А также соблюдать определенный режим двигательной активности.
У людей, которые достаточно активно занимаются спортом, на костях, в местах прикрепления сухожилий и мышц, развиваются так называемые бугорки. Они увеличивают площадь соприкосновения сухожилия с костью, а значит, и улучшают это соединение. Кроме того, надкостница снабжается кровью более интенсивно. Кости лучше растут в толщину, они более толстые и крепкие. Древние ученые, такие как Платон, Сократ, Аристотель, уделяли очень большое значение гимнастическим упражнениям. Да и сами до преклонных лет занимались гимнастикой. Ведь в пожилом возрасте, к сожалению, количество органических веществ в костях сокращается, и, наоборот, возрастает количество минеральных веществ. Поэтому кости становятся более хрупкими.
В организме непрерывно идут процессы обмена веществ. Питательные вещества, поступающие с пищей, всасываются в кишечнике и затрачиваются – часть на построение организму необходимых веществ, например, каких-либо ферментов или белков, а другая часть распадается, окисляется с выделением энергии. Два этих процесса идут постоянно и в тесной взаимосвязи друг с другом. Чем больше веществ распадается с выделением энергии, тем больше синтезируется новых, необходимых организму веществ. Если в организм поступает веществ больше, нежели необходимо для энергозатрат, то лишние вещества начинают откладываться про запас, чаще всего в жировой ткани. Это приводит к увеличению массы тела.
Если же физические упражнения слишком интенсивные, а отдых после них непродолжителен, то новые вещества не успевают синтезироваться для того, чтобы компенсировать затраты, которые были произведены на выполнение этих физических упражнений. Совершенно иначе организм себя ведет при достаточной физической нагрузке. В таком случае энергия, которая выделяется при распаде органических веществ во время активной мышечной работы, затрачивается на синтез новых, необходимых организму веществ. В результате организм получает больше, чем он затратил. И вот тогда возникает так называемый тренировочный эффект. Т. е. , другими словами, наращивание мышечной массы. Итак, тренировочный эффект возникает, когда синтез веществ обгоняет их распад. И другое важное правило, что после физической нагрузки необходим отдых, который позволяет мышцам восстановиться и пройти синтезу необходимых веществ.
Допинг впервые был применен на скачках. Допинг – это химический препарат, который резко увеличивает физическую активность и нервное напряжение. Перед скачками лошадям вводили такой препарат, и они действительно были резвее своих соперников. Однако, как и любое химическое влияние на организм, допинг имеет очень серьезный отрицательный эффект. После введения таких препаратов лошади не могли восстановиться, и чаще всего их пристреливали. Допинг сейчас запрещен к использованию во всех видах спорта. Потому что, кроме того, что он вредит здоровью спортсмена, результаты, которые он получит на соревнованиях после применения допинга, зависят не от его физической подготовленности, а от воздействия химических препаратов. Кроме допинга, раньше еще употреблялись и так называемые стероидные гормоны.
Стероидные гормоны вырабатываются корой надпочечника в нашем организме в том количестве, который необходим для его нормальной жизнедеятельности. Стероидные гормоны влияют на жировой и белковый обмен. Однако если их вводить больше нормы, то стероидные гормоны увеличивают объем белкового обмена, т. е. резко увеличивается мышечная масса. Но, как и у любой медали, есть две стороны. Вторая сторона употребления стероидных гормонов – это нарушение жирового обмена, что через некоторое время употребления стероидных гормонов ведет к резкому увеличению массы тела человека за счет жировых отложений. К тому же стероидные гормоны отрицательно влияют и на половую функцию человека.
Сейчас в медицине существуют специальные биологические препараты, которые стимулируют белковый обмен мягко и помогают мышцам восстановиться, допустим, после долгого бездействия. Например, если у человека долгое время был наложен гипс. Но такие препараты нужно применять обязательно при рекомендации и при строгом контроле врача. Нужно заботиться о своем здоровье правильно, а не гнаться за какими-то быстрыми и высокими результатами. Систематические занятия физкультурой и спортом ведут к улучшению опорно-двигательной системы, к увеличению мышечной массы. Однако очень важно правильно и грамотно распределить физическую нагрузку в течение дня и вообще какого-то длительного времени.
Человеческое тело состоит из туловища, шеи, головы и парных верхних и нижних конечностей. Твердую основу тела составляет его скелет, к которому относятся кости и все их соединения, в частности суставы. Позвоночный столб, череп и грудную клетку относят к осевому скелету, кости верхних и нижних конечностей называют добавочным скелетом. Мышцы удерживают кости в неподвижном состоянии. Опорно-двигательный аппарат состоит из более 200 костей, связок, мышц, мышечных сухожилий. Скелетом человека называется комплекс костей, различных по форме, величине и их соединений. Масса скелета составляет в среднем 10 кг у мужчин и 6, 8 кг у женщин.
скелет
Плотность костной ткани Бедренная к. - 1, 5 т Берцовая к. - 1, 8 т
Функции костного скелета многообразны: опорная, защитная, биологическая, кроветворная. По активности ферментативных процессов, обмена углеводов, по интенсивности обмена коллагена костная ткань не уступает активности процессов в печени. Структурной единицей кости является остеон. Соединение костей между собой различно: непрерывное, полусуставы, и прерывистые соединения. Большинство сочленяющихся костей, соединяющихся между собой связками и мышечными сухожилиями образуют суставы, которые обеспечивают движение. Сустав состоит из конца костей, хряща, капсулы, внутрисуставной и внесуставной связок, мениска и синовиальной жидкости. Различают шаровидный, эллипсовидный, блоковидный, комбинированный и другие суставы.
Строение кости В кости можно выделить головку и тело. Головка покрыта суставными хрящами. Тело кости покрывает соединительнотканное образование – надкостница. Она обеспечивает рост кости в толщину и срастание переломов. К ней подходят нервы и кровеносные сосуды. Тело Головка
Строение кости Надкостница плотно прилегает к компактному веществу кости. Оно образовано костными цилиндрами, внутри которых проходят кровеносные сосуды. Костные клетки расположены позади каждого цилиндра. Они выделяют межклеточное вещество, в том числе и пластинки, из которых состоят цилиндры.
Строение кости Далее идет губчатое вещество, оно заполняет головки костей и состоит из многочисленных костных перекладин, заполненных красным костным мозгом. Эта ткань вырабатывает клетки крови.
Строение кости Внутри, между головками костей, имеется костномозговая полость, заполненная желтым костным мозгом. При большой кровопотере он также может принимать участие в кроветворении.
Строение сустава
Позвоночник
Заболевания, спровоцированные неправильной осанкой Осанка – это привычное положение тела при ходьбе или в покое. При правильной осанке плечи человека находятся на одном уровне, живот подтянут, ноги прямые, мышцы хорошо развиты, походка легкая. Правильная осанка обеспечивает нормальную работу внутренних органов.
Сутулость (дугообразный кифоз). Для ее выявления необходимо измерять расстояние между плечами спереди и со спины. Если оно примерно одинаковое, то нет патологии. А если расстояние со стороны спины значительно превышает расстояние спереди, то у человека кифоз. А=В А<В
Лордоз Проявляется в деформации позвоночника и характеризуется болями в пояснице. Тело при ходьбе немного запрокидывается назад. Лордоз определяют, становясь к стене так, чтоб к ней прикасались только лопатки, плечи и ягодицы. В цель между поясницей и стеной в норме должна проходить только ладонь, идущая параллельно стене. Если же проходит кулак, то осанка нарушена.
Сколиоз – боковое искривление позвоночника. Происходит искривление грудной клетки, плечи и лопатки находятся на разных уровнях. Уменьшается подвижность позвоночника, и могут возникать боли в его грудном отделе. Для определения сколиоза смотрят на уровни плеч и углов лопаток, на размеры треугольников между туловищем и опущенными руками.
Правила предупреждения заболеваний, провоцированных неправильной осанкой Для того чтобы такие заболевания не развивались, в первую очередь необходимо следить за своей осанкой. Нужно не сутулиться при ходьбе, носить учебники в рюкзаке за спиной, а не в сумке на 1 плечо. Во время работы надо сидеть прямо и держать ноги под прямым или тупым углом, они должны упираться в пол. Расстояние между грудью и партой должно составлять ширину ладони. При сидении человек должен занимать весь стул, локти держать на столе.
Проверка гибкости позвоночника Для того чтобы проверить гибкость позвоночника, необходимо встать на ступеньку лестницы или на небольшую подставку (см. Рис. 5). После чего необходимо, не сгибая колени, наклониться вперед и постараться достать руками нижнего края опоры, и, по возможности, наклониться ниже ее. После этого измерять расстояние от кончика среднего пальца до той поверхности опоры, на которой стоит человек. Для мальчиков результат хороший, если это расстояние составляет 6 – 9 см, для девочек – 7 – 10 см. Если же кончики средних пальцев не дотягиваются до опоры, то можно говорить о недостаточной гибкости позвоночника.
Плоскостопие В норме у человека средняя часть стопы немного приподнята – образуется свод стопы. Это смягчает движение при ходьбе или прыжках. При плоскостопии свод стопы уплощается, и нога соприкасается с землей практически всей поверхностью. Развитие плоскостопия связано с ношением слишком узкой обуви или обуви на слишком высоком каблуке. Если у человека развивается плоскостопие, он ощущает быструю утомляемость ног, боль в области щиколоток, голени, поясницы.
Определение плоскостопия Для определения плоскостопия берут белый лист бумаги, кладут его на пол, смазывают ногу жирным кремом и становятся на лист белой бумаги. Получаем след.
Определение плоскостопия На образовавшемся следе соединяют крайние точки со стороны большого пальца и пятки прямой линией. Затем находят среднюю точку (М), и проводят перпендикуляры (АВ, МD).
Определение плоскостопия Затем находят среднюю точку (М), и проводят перпендикуляры (АВ, МD).
Определение плоскостопия Точку пересечения MD со следом обозначают буквой С. И отрезок CD делят на АВ. Если результат больше, чем 0, 33, то у человека плоскостопие.
Меры предупреждения плоскостопия: - Ходьба босиком - Ходьба на цыпочках - Ходьба на внешней стороне стопы - Ходьба на внутренней стороне стопы - Попеременное сжимание пальцев стопы - Бросок небольшого предмета пальцами стопы - Занятие плаванием и различными спортивными играми
Мышечная система Мышца – это орган тела, состоящий из поперечно – полосатой или гладкой мышечной ткани, способной к сокращению под воздействием нервных импульсов. Основой мышечной ткани являются белки. Мышечная система обеспечивает движения человека, вертикальное положение тела, фиксацию внутренних органов в определенном положении, дыхательные движения, усиление кровообращения и лимфообращения, теплорегуляцию организма. Мускулатура – общее обозначение совокупности мышц тела или органа.
Мужчина
В мышце различают головку, брюшко и хвост Количество головок может быть разнообразно (бицепс – двуглавая мышца, трицепс – трехглавая мышца). головка брюшко хвост
Мышцы прикрепляются к костям с помощью сухожилий, образующих головку и хвост мышцы. При этом хвост мышцы должен быть обязательно перекинут через сустав, чтобы обеспечить подвижность конечности. Сокращаясь, мышца приближает друг к другу те точки кости, к которым она прикреплена. При расслаблении мышца работу не производит, поэтому для нормальной работы сустава необходимо, как минимум, 2 мышцы, которые будут работать в противоположных направлениях. Такие мышцы называются антагонистами. Мышцы, которые работают в одном направлении, называются синергистами. Так работают мышцы брюшного пресса. Также выделяют различные типы мышц, в зависимости от того, где они располагаются на теле и какую работу выполняют.
Типы мышц По расположению в теле - гладкая (непроизвольная) - поперечно-полосатая или скелетная(произвольная) - сердечная мышца (миокард) По выполняемой работе – сгибатели и разгибатели – мышцы, приводящие и отводящие кость в суставе – мышцы, выполняющие круговые движения – мышцы-антагонисты
Типы мышц, в зависимости от того, где они располагаются на теле В нашем организме выделяют 3 типа мышц: 1. Поперечнополосатые (скелетные) 2. Гладкие мышцы 3. Сердечная мышца (миокард) – образована поперечнополосатой сердечной мышечной тканью
Гладкие мышцы образуют стенки внутренних органов (дыхательных путей, пищеварительного тракта), кровеносных сосудов. Располагаются у основания волосков, их сокращение вызывает мурашки и приводит к поднятию волосков. Сокращение гладкой мускулатуры не подвластно воле человека.
Поперечнополосатые мышцы Скелетные мышцы в основном крепятся к костям скелета. Такая мышца состоит из многих связанных между собой мышечных волокон, между которыми залегают прослойки соединительной ткани. Мышечные волокна собраны в пучки первого порядка. Пучки окружены соединительнотканной оболочкой. Пучки первого порядка объединены в пучки второго порядка т. д.
Поперечнополосатая мышца подчиняется сознанию человека. И сокращается во много раз быстрее, чем гладкая мышца. Форма и величина мышцы зависит от выполняемой ею работы. Так, длинные мышцы располагаются на конечностях.
Длинные мышцы
Короткие мышцы располагаются между небольшими костями (позвонками).
Короткие мышцы
Широкие мышцы расположены на туловище.
Широкие мышцы
Круговые мышцы (сфинктеры) располагаются вокруг различных отверстий.
Типы мышц, в зависимости от того, какую работу они выполняют Существуют различные типы мышц, в зависимости от того, где они располагаются на теле и какую работу выполняют. Различают мышцы – сгибатели и разгибатели, мышцы, приводящие и отводящие кость в суставе, мышцы, выполняющие круговые движения (по часовой или против часовой стрелки).
Мышцы сгибатели и разгибатели
Приводящие и отводящие кость в суставе
Выполняющие круговые движения
Мышца может сокращаться, увеличиваясь или уменьшаясь в размере, а также тянуть за собой кость. Но мышца не способна толкать кость, поэтому в суставе необходимо, как минимум, 2 мышцы, чтоб он мог сгибаться и разгибаться. Мышцы-антагонисты – мышцы, которые выполняют противоположные движения. Мышцы-синергисты – мышцы, которые вместе выполняют одно и то же движение.
КРАСНЫЕ И БЕЛЫЕ МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА. ТРЕНИРОВКА МЫШЦ волокна в каждой мышце бывают двух типов – быстрые и медленные. Медленно сокращающиеся волокна еще называют красными, потому что в них находится много красного мышечного пигмента миоглобина, содержат большое кол-во митохондрий с высокой активность окислительных элементов. Эти волокна отличаются хорошей выносливостью. Быстрые волокна, по сравнению с красными волокнами, обладают небольшим содержанием миоглобина, поэтому их называют белыми волокнами им присуща высокая активность ферментов гликолиза, значительная сила сокращения. Они отличаются высокой скоростью сокращений и позволяют развивать большую силу.
Красные (медленные) волокна используют аэробный (с участием кислорода) путь получения энергии, поэтому к ним подходит больше капилляров, для лучшего снабжения их кислородом. Благодаря такому вот способу преобразования энергии, красные волокна являются низко утомляемыми и способны поддерживать относительно небольшое, но длительное напряжение. В основном, именно они важны для бегунов на длинные дистанции, и в других видах спорта, где требуется выносливость. Значит, и для всех желающих похудеть они имеют так же решающую роль.
Быстрые (белые) волокна, получают энергию для своего сокращения без участия кислорода (анаэробно). Такой способ получения энергии (его еще называют гликолизом), позволяет белым волокнам развивать большую быстроту, силу и мощность. Но за высокую скорость получения энергии белым волокнам приходится платить быстрой утомляемостью, так как гликолиз приводит к образованию молочной кислоты, а ее накопление вызывает усталость мышц и в итоге останавливает их работу. Ну и, конечно же, без белых волокон ну никак не могут обойтись метатели, штангисты, бегуны на короткие дистанции…. . в общем те, кому требуются сила и скорость. Интересно то, что соотношение быстрых и медленных волокон у нас неизменно, не зависит от тренированности и определяется на генетическом уровне. Именно поэтому существует предрасположенность к тем или иным видам спорта. И именно поэтому, кто-то силен с рождения, а кто-то вынослив.
Реакция на физическую нагрузку И. У.
Мышцы 45% веса тела Тесная взаимосвязь Сердце Легкие Кровеносные сосуды Нервная система Головной мозг
Классификация нервной системы по месторасположению
Классификация нервной системы по функциям
Соматическая нервная система (от греческого «сома» – «тело» ) регулирует работу скелетных мышц. Благодаря ей организм через органы чувств поддерживает связь с внешней средой. С ее помощью мы можем произвольно (по собственному желанию) управлять деятельностью скелетной мускулатуры. Деятельностью внутренних органов, реакциями обмена веществ, поддержанием постоянства внутренней среды организма человека управляет автономная или вегетативная нервная система. Ее название происходит от греческого слова «автономия» – самоуправление. Работа этой системы не подчиняется воле человека. Нельзя, например, по желанию ускорить процесс пищеварения или сузить кровеносные сосуды.
Автономная система представлена двумя отделами – симпатическим и парасимпатическим. Симпатический отдел (система сложных ситуаций) включается во время интенсивной работы, требующей затраты энергии (что-то услышал неожиданное – расширяются зрачки, возрастает частота сокращений сердца, замедляется деятельность пищеварительной системы, учащается дыхание). Парасимпатический отдел можно назвать системой отбоя. Она возвращает организм в состояние покоя, создает условия для отдыха и восстановления организма.
Нервы – пучки длинных отростков, покрытые общей оболочкой, выходящие за пределы головного и спинного мозга. Если информация по нерву идет от рецепторов в головной или спинной мозг, то такие нервы называют чувствительными, центростремительными или афферентными. Эти нервы состоят из дендритов чувствительных нейронов. Если информация по нерву идет из центральной нервной системы к исполнительным органам (мышцам или железам), то нерв называется двигательным или эфферентным. Двигательные нервы образованы аксонами двигательных нейронов. В смешанных нервах проходят как чувствительные, так и двигательные волокна. Нервные узлы – это скопления тел нейронов вне ЦНС. Нервные окончания – разветвления отростков нейронов, служат для приема или передачи сигналов.
Основа нервной системы – нервная ткань. Нервная ткань состоит из нервных клеток – нейронов и вспомогательных нейроглиальных клеток, или клеток-спутниц. Вспомогательные клетки располагаются между нейронами и составляют межклеточное вещество нервной ткани. Выполняют опорную, защитную и питательную функции.
Нейрон – основная структурно-функциональная единица нервной ткани. Основные функции нейронов – генерация, проведение и передача нервного импульса – электрического сигнала, передающегося по нервным клеткам.
Нейрон состоит из тела и отростков. Отростки бывают короткими и длинными. Длинные отростки нервных клеток пронизывают организм и обеспечивают связь головного и спинного мозга с любым участком тела. У большинства нейронов длинный отросток имеет оболочку из особого жироподобного вещества миелина. Миелиновая оболочка способствует изоляции нервного волокна. Нервный импульс проводится по такому волокну быстрее, чем по лишенному миелина. По наличию или отсутствию оболочки все отростки делятся на миелинизированные и немиелинизированные.
Синапсы Передача сигнала от клетки к клетки осуществляется в особых образованиях – синапсах. Такое название им дал в 1897 г. Чарлз Шеррингтон. В них конечная веточка аксона утолщена и содержит пузырьки с раздражающим веществом – медиатором. Когда по аксону нервные импульсы дойдут до синапса, пузырьки лопаются и жидкость, содержащая медиаторы, попадает в синаптическую щель. В зависимости от ее состава клетка, регулируемая нейроном, может включиться в работу, то есть возбудиться, или выйти из работы (затормозиться).
Классификация нейронов по функциям Нейроны различаются по своим функциям и подразделяются на чувствительные, вставочные и двигательные. Чувствительные нейроны – это нервные клетки, воспринимающие раздражения из внешней или внутренней среды организма.
Двигательные (исполнительные) нейроны – нейроны, иннервирующие мышечные волокна и железы. Вставочные нейроны обеспечивают связь между чувствительными и двигательными нейронами.
Рефлекс – реакция организма на раздражение, поступающее из внутренней и внешней среды, осуществляемая посредством центральной нервной системы. С помощью механизма рефлекса осуществляется единство организма и среды. Всякое мышечное движение имеет рефлекторную природу, рефлекторным же путем регулируется деятельность всех внутренних органов и систем.
Основной принцип работы нервной системы – рефлекторный. Любая ответная реакция организма на раздражитель, осуществляемая и контролируемая нервной системой, называется рефлексом. Основу рефлекторной реакции составляет рефлекторная дуга. В состав рефлекторной дуги входит рецептор, воспринимающий раздражение. По аксону чувствительного нейрона возбуждение попадает в центральную нервную систему и может распространиться непосредственно на двигательный нейрон или сначала на вставочные нейроны, а уже через них на эфферентный нейрон. По аксону эфферентного нейрона возбуждение достигает исполнительного органа, чаще всего мышцы. В результате возбуждения деятельность этого органа изменяется, например, мышца сокращается.
Рефлекторная дуга
Рефлексы подразделяются на соматические, заканчивающиеся сокращением скелетных мышц, и вегетативные, в результате которых меняется работа внутренних органов. Примером наиболее простого соматического рефлекса может служить дуга коленного рефлекса, состоящая всего из двух нейронов – чувствительного и двигательного.
Спинной мозг расположен в позвоночном канале и представляет собой тяж длиной 43– 45 см и массой около 30 г.
Верхняя часть спинного мозга переходит в нижний отдел головного мозга – продолговатый мозг; внизу спинной мозг заканчивается на уровне поясничных позвонков. Спинной мозг омывается спинномозговой жидкостью.
Передней и задней продольными бороздами он делится на две симметричные половины. На поперечном разрезе хорошо видно, что в центре спинного мозга вокруг спинномозгового канала находятся тела нейронов, образующие серое вещество спинного мозга. Вокруг серого вещества расположены отростки нервных клеток самого спинного мозга, а также приходящие в спинной мозг аксоны нейронов головного мозга и периферических нервных узлов, которые и образуют белое вещество спинного мозга. На поперечном разрезе серое вещество похоже на бабочку; в нем различают передние, задние и боковые рога. В передних рогах расположены тела двигательных нейронов (мотонейроны), по аксонам которых возбуждение достигает скелетных мышц конечностей и туловища, заставляя их сокращаться. В задних рогах находятся главным образом тела вставочных нейронов, связывающих отростки чувствительных нейронов с телами двигательных нейронов, а также передающие информацию в другие отделы центральной нервной системы. В боковых рогах серого вещества расположены тела нейронов симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Рис. 5. Сегменты спинного мозга Спинной мозг разделяется на сегменты, от каждого из которых отходит пара смешанных (т. е. содержащих двигательные и чувствительные волокна) спинномозговых нервов. Всего таких пар 31.
Каждый из указанных нервов начинается двумя корешками: передним – двигательным – и задним – чувствительным. В составе переднего корешка от нейронов боковых рогов отходят также волокна к симпатическим ганглиям (узлам) вегетативной нервной системы. В задних корешках спинного мозга расположены утолщения – нервные узлы (ганглии), в которых находятся тела чувствительных нейронов, несущие в спинной мозг информацию, главным образом от мышц конечностей, туловища и кожи.
В специальных отверстиях между позвонками передние и задние корешки соединяются, образуя единый смешанный спинномозговой нерв. Каждый сегмент спинного мозга иннервирует определенный участок тела человека. Так, от шейных и верхних грудных сегментов отходят нервы к мышцам шеи, верхних конечностей и к органам, расположенным в грудной полости.
Функции спинного мозга Проводящая функция заключается в том, что по волокнам белого вещества информация от кожных рецепторов (прикосновения, боли, температурных), рецепторов мышц конечностей и туловища, рецепторов сосудов органов мочеполовой системы поступает в головной мозг. И наоборот, от двигательных центров головного мозга импульсы направляются к мотонейронам передних рогов, а при их возбуждении — к мышцам конечностей, туловища и т. д. Рефлекторная функция спинного мозга состоит в том, что его двигательные нейроны (мотонейроны) управляют движениями мышц конечностей, туловища и отчасти шеи. Вегетативные центры спинного мозга участвуют в регуляции деятельности сердечнососудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной, половой систем. Кроме того, информация, поступающая от периферийных систем к головному мозгу через спинной мозг, подвергается в последнем частичному анализу и переработке. Так, например, спинной мозг способен влиять на силу болевых ощущений. Все рефлексы спинного мозга находятся под жестким контролем головного мозга. Так, при травмах, приводящих к разрыву спинного мозга, ниже места разрыва восстанавливаются лишь простейшие сгибательные рефлексы, например коленный, да и то не полностью.
Двигательный навык – форма двигательных действий, выработанная по механизму условного рефлекса в результате соответствующих систематических упражнений. Он формируется по механизму образования условных рефлексов на базе безусловных в результате систематических упражнений. Процесс формирования навыка проходит 3 фазы: генерализация, концентрация, автоматизация.
3 фазы формирования двигательного навыка. Генерализация Концентрация Автоматизация
Деятельность функциональной системы можно условно разделить на четыре последовательных этапа: - обработка сигналов из внешней и внутренней среды об условиях предстоящего действия - принятие решения о начале действия - формирование программы действия - анализ полученного результата, коррекция программы с учетом содержания обратных связей Совершенствование двигательного действия продолжается практически на протяжении всего времени занятий. Существуют положительный и отрицательный перенос навыков.
Скачать презентацию Биологические основы физической культуры Основные понятия Социально-биологические
4_5_biologicheskie_osnovy_fizicheskoy_kultury.ppt