Диссертация (1151322), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Эта энергия необходима для поддержания нормальнойструктуры и жизнедеятельности клеток, а также для выполнения ихспецифических функций. В нормальных условиях клетки получают энергиюглавнымобразомпутемокислительного(аэробного)разложенияпитательных веществ. Для осуществления аэробного метаболизма в клеткедолжны поддерживаться определенные концентрации субстратов (углеводов,белков и жиров) и молекулярного кислорода.В анаэробных условиях необходимая клетке энергия может бытьполучена только в процессе гликолиза. Конечный продукт гликолиза – лактат- заключает в себе ещё много энергии, поэтому данный путь метаболизмаменее экономичен, чем аэробное разложение глюкозы.
Для получения одногои того же количества энергии в анаэробных условиях в клетке должнорасщепляться примерно в 15 раз больше глюкозы, чем в аэробных.Количество кислорода, которое клетки могут использовать дляокислительных процессов, зависит от величины конвекционного переноса О 2кровью и уровня диффузии О2 из капилляров в ткани. Посколькуединственным запасом кислорода в большинстве тканей служит егофизически растворенная фракция, снижение поступления О 2 с кровью89приводит к тому, что потребности тканей в кислороде перестаютудовлетворяться,развиваетсякислородноеголоданиеизамедляютсяобменные процессы.В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки возросшаяпотребность скелетных мышц в О2 частично удовлетворяется за счёткислорода, высвобождаемого миоглобином.
В дальнейшем возрастаетмышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становитсяадекватным. Количество кислорода, освобожденного оксимиоглобином,составляет часть кислородного долга, который должен быть восполнен вкаждом мышечном волокне.Обмен дыхательных газов между капиллярной кровью и тканямипроисходит, как и в легких, путём диффузии. Молекулы О 2 движутся поградиенту напряжения (парциального давления) этого газа из эритроцитов иплазмы в окружающие ткани.
Одновременно происходит диффузия диоксидауглерода, образующегося в окислительных процессах, из тканей в кровь(напряжениеСО2втканяхвелико,авкровимало).Энергией,обеспечивающей диффузию дыхательных газов, служит кинетическаяэнергия отдельных молекул этих газов. Таким образом, напряжение О 2 и СО2в крови играет большую роль в тканевом газообмене.На обмен дыхательных газов в мышечных клетках влияет не толькоградиент напряжения этих газов между капиллярной кровью и клетками, нотакжеколичествокапилляровираспределениекровотокавмикроциркуляторном русле.
От числа перффузируемых капилляров, ихдлины и расстояния между ними непосредственно зависят как площадьдиффузионной поверхности, на которой происходит газообмен междукровью и тканью, так и диффузионное расстояние внутри ткани.Предыдущая работа в аэробной и аэробно-анаэробной направленностисоздаётмножественнуюкапиллярнуюсеть,гликолитическом режиме способствует газообмену.чтованаэробно-90Напряжение О2 в клетках в норме имеет промежуточное значениемежду напряжением О2 в артериальной крови и минимальным значением,которое в органах с высокими потребностями в кислороде составляет около 1мм.рт.ст.Длянормальногопротеканияокислительныхпроцессовнеобходимо, чтобы напряжение О2 в области митохондрий превосходило 0,11 мм.рт.ст. Эта величина называется критическим напряжением О 2 вмитохондриях.
Если напряжение О2 в участках цитоплазмы, непосредственнограничащих с митохондриями, падает ниже критического, то полное окисление становится невозможным, перенос водорода и электронов вдыхательной цепи подавляется, и в результате не может поддерживатьсянормальная скорость энергетического обмена. Таким образом, важнейшимпоказателем, характеризующим снабжение тканей кислородом, служитнапряжение О2 в клетках, которое создаётся при работе анаэробногликолитической направленности.Распределение парциального давления О2 в работающих мышцах внаибольшей степени зависит от функционирования миоглобина в качествебуфера и переносчика кислорода.
Диффузия кислорода в мышечной тканипри нагрузке создаёт очень большие градиенты парциального давлениякислорода между кровью капилляров и снабжаемыми этими капиллярамимышечными клетками. Когда парциальное давление О2 в мышечном волокнемало, столь же невелики и градиенты парциального давления кислорода вэтом волокне. Следовательно, главным механизмом переноса О 2 в мышечныхклетках должна быть облегченная диффузия.При анаэробно-гликолитической работе повышенная потребность в О 2может удовлетворяться как за счёт увеличения снабжения кислородом, так иза счёт более полной его утилизации.
Поступление О2 к тканям можетувеличиваться за счёт усиления кровотока, либо повышения содержания О 2 вартериальной крови, либо в результате обоих этих эффектов. Однакоповышение содержания О2 в артериальной крови путём кратковременнойгипервентиляции практически невозможно, поскольку в физиологических91условиях насыщение гемоглобина кислородом уже составляет около 98%. Всвязи с этим при увеличении потребности мышц в кислороде доставкапоследнего возрастает главным образом за счёт повышения его утилизации.При работе анаэробно-гликолитической направленности создаётсяартериальнаягипоксия,прикоторойснабжениемышечныхклетоккислородом ограничено, и в результате организм спортсменов вынужденработать при уровне усвоения кислорода на 76-80%.
В этих условияхнапряжение кислорода в капиллярной крови резко уменьшается, его падениеприводит к венозной гипоксии. Благодаря этому ухудшение снабжениятканей кислородом частично компенсируется. Когда градиент напряжения О 2между кровью и тканями становится слишком мал для того, чтобы кислородвысвобождался в достаточном количестве, внутриклеточное напряжение О 2 вобласти венозного конца капилляра падает ниже критического уровняпарциального давления кислорода в митохондриях. Это приводит кугнетениюэнергетическогообмена,чтонаиболееэффективносовершенствует гемоглобиновую буферную систему, которая обеспечиваетбуферную ёмкость крови.Третий блок алгоритма направлен на совершенствование способностиподдержаниякислотно-щелочногоравновесия,котороеобеспечиваетосуществление физиологических процессов, протекающих в моторныхединицах мышц.В жидких средах организма находится определенная концентрацияпротонов водорода (Н+) и гидроксильных ионов (ОН)־.Протоны водорода (Н+) образуются в основном при диссоциации (распаде на ионы) кислот.
Сильные кислоты диссоциируют на ионы почтиполностью, слабые — только частично.Гидроксилы (ОН )־образуются при диссоциации оснований или сложных органических соединений, имеющих ОН ־- группы: NaOH — Na++OН־92Молекулы воды также увеличивают концентрацию Н+ и ОН ־в среде.Вода является слабым электролитом и частично диссоциирует на ионы: Н2О= Н+ + ОН־Протоны водорода легко гидратируются молекулами воды с образованием гидроксония Н3О+, однако для простоты изложения его обозначают какпротон Н+.Концентрация свободных протонов водорода в водной среде определяет её кислотность, а концентрация гидроксилов - щёлочность среды.Соотношение концентрации свободных протонов водорода и концентрациигидроксилов Н+/ОН ־определяет активную реакцию среды, т.е. её кислотнощелочное состояние.
Постоянство активной реакции внутренней средыорганизма называется кислотно-щелочным равновесием. Если концентрацияН+ больше, чем ОН־, то водная среда кислая. Если гидроксилов больше, чемпротонов водорода, — среда щелочная. При одинаковой их концентрациисреда нейтральная. Для более точной характеристики активной реакциисреды используют водородный показатель (рН). рН - это водородныйпоказатель кислотно-щелочного состояния водной среды организма.Определение рН крови и мочи спортсмена является важным диагностическим показателем в практике спорта, так как при физических нагрузкахнаблюдаются значительные изменения рН внутренней среды организма, чтовлияет на многие физиологические процессы [11]:• состояние белков, особенно ферментов, и их биологическую активность: каждый фермент имеет свое значение рН, при котором он наиболееактивен; обычно высокая метаболическая активность отмечается в пределахвеличин рН биологической среды; изменение рН существенно снижаетактивность ферментов и скорость регулируемых ими процессов;• сократительную активность белков актина и миозина: понижение рНв скелетных мышцах уменьшает образование актомиозиновых мостиков вмиофибриллах и снижает силу мышечного сокращения;• транспорт ионов и возбудимость плазматических мембран: при93закислении среды нервных и мышечных клеток снижается проводимостьNа+-К+- насосов для ионов, что влияет на возбудимость этих тканей;• освобождение Са2+ из саркоплазматического ретикулума и скоростьсокращения скелетной мышцы: при активации процесса сокращения мышцотмечается повышение внутриклеточного рН, что способствует выходу Са 2+из мембран саркоплазматического ретикулума, где он депонируется; припродолжительной стимуляции мышц в клетках среда закисляется врезультате образования молочной кислоты и подавляет силу сокращениямышц;• при повышении рН скорость распада АТФ повышается, при этомувеличивается количество свободной энергии, которая может использоватьсядля осуществления полезной работы в клетках;• возбудимость болевых рецепторов.Кислотно-основноеравновесие—необходимоеусловиедлянормальной жизнедеятельности всех клеток организма.
Изменение рН кровиот 7,36 до 6,80 в нетренированном организме может привести к его гибели[9].Прифизическихнагрузкаханаэробно-гликолитическойнаправленности усиливается метаболизм, в том числе тех процессов, которыеприводят к накоплению кислых продуктов. В скелетных мышцах в процессегликолиза (анаэробного окисления глюкозы) накапливается молочнаякислота.
Она поступает в кровь и изменяет кислотно-щелочное равновесиеорганизма. Интенсивные физические нагрузки анаэробной направленностиприводят к значительному накоплению молочной кислоты в скелетныхмышцах и выходу её в кровь. При этом в скелетных мышцах и крови рНснижается до 7,0 или даже до 6,5. Закисление внутренней среды организмапри физических нагрузках называется метаболическим ацидозом.Метаболический ацидоз под воздействием физических нагрузокадаптируется к новым условиям. У высокотренированных спортсменов приразвитииметаболическогоацидозаобычносохраняетсявысокаяработоспособность за счёт адаптации физиологических процессов организма94к изменениям внутренней среды, а также за счёт большой эффективностиработы химических буферных систем, которые препятствуют изменению рНсреды.Некоторыми авторами [60,111,416] получены данные о снижении pНкрови у высококвалифицированных спортсменов до 6,9 и даже ниже.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
