Контрольная работа по "Биохимии"

    При длительной работе наряду с увеличением  использования в энерге- 
тическом обмене жиров может происходить новообразование углеводов и? 
веществ неуглеводной природы (глюконеогенез), активируемое гормонов 
кортизолом. Основным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты 
часть которых накапливается в мышцах при работе в результате распад 
тканевых белков. Они могут быть использованы для образования глюкозы.

    Данные  об участии различных источников энергии в обеспечении ре 
синтеза АТФ при беге на разные дистанции приведены в табл. 26. Вклз, 
отдельных энергетических источников в обеспечение работы имеет важ 
ное значение при выборе оптимальной стратегии подготовки в избранном 
виде спорта, в том числе близких по интенсивности и продолжительности 
к рассмотренным физическим беговым нагрузкам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.   Описать биохимические изменения в мышцах под влиянием тренировки скоростно-силовой направленности.

 

    В процессе мышечной деятельности изменяется скорость энергетического обмена в сердечной мышце (миокарде). Сердечная мышца пронизана густой сетью кровеносных капилляров, доставляющих большое количество кислорода, и имеет высокую активность ферментов аэробного обмена, поэтому в ней преобладают аэробные энергетические реакции. В состоянии относительного покоя основными источниками энергии для сердечной мышцы являются жирные кислоты, кетоновые тела и глюкоза, доставляемые кровью. При напряженной мышечной деятельности миокард усиленно поглощает из крови и окисляет молочную кислоту, поэтому запас гликогена в нем почти не расходуется.

    В головном мозгу во время мышечной деятельности усиливается энергетический обмен, что выражается в увеличении потребления мозгом глюкозы и кислорода из крови, повышении скорости обновления гликогена и фосфолипидов, усилении распада белков и накоплении аммиака. Мозг, как и сердце, снабжается энергией за счет аэробных процессов. При работе большой мощности либо при очень продолжительной работе может снижаться запас макроэргических фосфатов в нервных клетках, что является одним из факторов развития утомления.

    Биохимические изменения, происходящие в скелетных мышцах во время работы, обычно определяют по содержанию продуктов метаболизма мышц в крови, моче, выдыхаемом воздухе либо непосредственно в :ышцах (см. главу 24).

    В качестве показателя интенсивности и емкости аэробных механизмов энергообеспечения часто используется величина максимального потребления кислорода. Степень вовлечения гликолиза в энергетическое обеспечение мышц можно оценить путем измерения в первые минуты восстанов- ения после работы содержания молочной кислоты в крови, а креатинфосфокиназной реакции — по содержанию в крови продуктов распада КрФ — креатина и креатинина. О включении жиров в энергетические реакции можно судить по содержанию в крови свободных жирных кислот и кетоновых тел. По показателям кислотно-щелочного равновесия можно сделать вывод о способности организма противостоять неблагоприятному действию кислотных продуктов анаэробного обмена и т. п.

  Однако  содержание промежуточных продуктов  обмена в крови зависит т скорости их образования в клетках, диффузии через клеточные мембра- з1, а также  от потребления их различными тканями. Поэтому один и тот же указатель  изменения в мышечных клетках, измеренный в крови или •эчени, будет отражать изменения в тканях с разной степенью точности, ак, о скорости мобилизации  углеводных запасов печени свидетельствует

содержание  глюкозы в крови. В начале работы, а также пр^Пфатковремен- ной мощной работе концентрация глюкозы в крови, как правило, повышается, что свидетельствует о повышении скорости мобилизации гликогена и незначительном использовании глюкозы мышцами. При работе в условиях устойчивого состояния ее содержание в крови близко к уровню покоя, так как скорость поступления в кровь и скорость ее использования мышцами примерно одинаковы. При длительной работе концентрация глюкозы в крови может быть ниже уровня покоя, поскольку снижаются запасы гликогена печени и скорость его мобилизации, а потребность тканей в глюкозе продолжает оставаться высокой.

    При интенсивной гликолитической работе в мышцах резко увеличивается содержание молочной кислоты. Она способна быстро диффундировать из работающих мышц в кровь, где ее уровень резко повышается, а окисление во время напряженной работы протекает с относительно малой скоростью, поэтому содержание молочной кислоты в крови в определенной степени отражает скорость образования ее в скелетных мышцах. В состоянии покоя концентрация молочной кислоты в крови составляет 1,1— 2,2 ммоль ■ л^-1 (0,1—0,2 г • л^-1).

    При выполнении легкой и умеренно тяжелой  работы (с уровнем кислородного запроса около 50 % МПК) прирост концентрации молочной кислоты в крови невелик (до 0,4—0,5 г ■ л"¹), а при выполнении продолжительных упражнений (с уровнем кислородного запроса 50—85 % МПК) — возрастает до 1—1,5 г ■ л^-1. Концентрация молочной кислоты значительно возрастает в первые 2—10 мин работы, а затем либо остается на прежнем уровне, либо снижается. Таким образом, максимальная концентрация молочной кислоты в крови наблюдается до тех пор, пока не установилось устойчивое состояние, создающее условия для аэробного ее окисления.

    При выполнении упражнений с уровнем  кислородного запроса более 85 % МПК  концентрация молочной кислоты в  крови постоянно увеличивается до максимальных значений. Концентрация молочной кислоты, которая не причиняет вреда организму хорошо тренированного человека, составляет 2—2,5 г ■ л^-1 в крови. Дальнейшее увеличение концентрации молочной кислоты оказывает неблагоприятное воздействие на организм и тормозит процесс гликолиза.

    Молочная  кислота — сильная кислота, образующая при диссоциации значительное количество водородных ионов. Часть их может  быть связана буферными системами  клеток и крови, при этом в крови  главную роль играет бикарбонатный, а в клетках — белковый буфер. Когда емкость буферных систем исчерпывается, происходит сдвиг активной среды в кислую сторону. В закислении среды участвуют и такие кислоты, как угольная фосфорная, пировиноградная и др. Однако роль молочной кислоты в этог.' процессе наиболее значительна. Между концентрацией молочной кислоть и величиной рН крови существует выраженная обратно пропорциональная зависимость. Как видно из рис. 147, максимальное значение концентрации молочной кислоты в крови в условиях напряженной мышечной деятельности достигает 20—25 ммоль ■ л'¹ и более, а значение рН снижается от 7,4 в состоянии покоя до 6,9—6,8.

    Снижение  величины рН более чем на 0,2 по сравнению  с уровнем покоя вызывает уменьшение активности многих ферментов, и в первую очередь фосфофруктокиназы, контролирующей ключевую реакцию глико- 
 
 

 
 

Рис. 147

Взаимосвязь между 
изменениями 
значения рН 
и концентрации 
лактата в крови при 
напряженной 
мышечной работе

лиза, поэтому  общая скорость гликолиза снижается. Закисление среды 
организма приводит также к нарушению деятельности нервных клеток и 
развитию в них охранительного торможения, ухудшению передачи возбуж- 
дения с нерва на мышцу, снижению АТФ-азной активности миозина и па- 
дению скорости расщепления АТФ. Высокая концентрация молочной кис- 
лоты в мышечных волокнах вызывает повышение в них осмотического дав- 
ления, ведущего к набуханию их, сдавливанию нервных окончаний, в ре- 
зультате чего могут возникать боли в мышцах. Многие спортсмены могут 
вынести снижение рН крови до 6,8 и даже 6,5 (при изнеможении), однако 
при этом наблюдаются тошнота, головокружение и сильные боли в мыш- 
цах. Сдвиг величины рН крови в щелочную сторону возможен до 7,6, что 
организм переносит без резких нарушений обменных процессов.

    Избыток молочной кислоты в крови связывается  бикарбонатным буфе- 
ром, в частности его щелочным компонентом (ЫаНС0₃):

+ НСОз + СНОНСОО" + Н⁺   + СНзСНОНСОО" + НгСОз

XX

со₂ + н₂о

    В результате такого взаимодействия образуется так называемый из- 
быток неметаболической углекислоты, которая не связана с процессами 
биологического окисления. Она быстро распадается на С0₂ и Н₂0. Опре- 
деляя долю неметаболического С0₂ в выдыхаемом воздухе, можно доста- 
точно точно оценить степень усиления гликолитического процесса в рабо- 
тающих мышцах.

Существует  определенное соотношение между  количеством выделен- 
ного углекислого газа (УС0₂) и потребляемого кислорода (1/0₂), что назы- 
вают дыхательным коэффициентом (ДК = 1/С0₂ / У0₂), который зависит от природы окисляемого энергетического субстрата. При окислении углеводов дыхательный коэффициент равен 1,0 (6С0₂ / 60₂ = 1,0), при окислении жиров — 0,70, при окислении белков — 0,80, а при сбалансированной бел- ково-углеводно-жировой диете — около 0,75. Таким образом, по величине дыхательного коэффициента можно судить о характере окисляемых веществ и протекании окислительного процесса. Однако при напряженной мышечной работе дыхательный коэффициент может быть выше 1, что связано с появлением избытка молочной кислоты, увеличивающей образование и выделение С0₂.

    Мышечная  работа вызывает изменение содержания в крови белков и продуктов  их распада. Отмечается увеличение содержания белков в плазме крови (в частности, белков-ферментов) за счет их выхода из работающих мышц, а также изменяется соотношение между различными белками крови, увеличивается количество продуктов белкового распада — аминокислот, поступающих из мышечных клеток и печени, аммиака, мочевины. Изменения белкового обмена зависят от длительности работы. Так, при кратковременной работе выход белков из тканей в кровь незначителен, а при длительной работе, когда проницаемость клеточных мембран сильно изменяется, белок может проникать через клеточные мембраны почек и появляться в моче. Уровень аммиака особенно возрастает в случае, когда не устанавливается устойчивое состояние метаболизма, а также при длительной утомительной мышечной нагрузке. Длительная работа приводит также к увеличению содержания в крови мочевины. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Показать  значение экспресс-методов  биохимическом контроле в оценке функционального  состояния спортсмена

     

   Немаловажное  значение в биохимическом обследовании  имеют  используемые методы определения  показателей метаболизма, их точность и  достоверность.

   В настоящее  время  в  практике  спорта  широко  применяются  лабораторные экспресс-методы определения многих  (около  60)  различных  биохимических

показателей в  плазме крови с использованием портативного  прибора  

швейцарской фирмы  «Доктор Ланге»  или  других  фирм.  К  экспресс-методам определения  функционального  состояния   спортсменов   относится   также предложенный  академиком  В.Г.  Шахба-зовым   новый   метод   определения

энергетического состояния человека, в основу которого положены  изменения

биоэлектрических  свойств  ядер  эпителиальных  клеток  в  зависимости  от

физиологического  состояния организма. Данный метод  позволяет  выявить  нарушение  гомеостаза  организма,  состояние  утомления и другие изменения  при мышечной деятельности.

     Контроль  за функциональным состоянием  организма  в  условиях  учебно-

тренировочного   сбора   можно   осуществлять   с   помощью   специальных

диагностических экспресс-наборов для биохимического анализа мочи и крови.

     Основаны  они  на  способности  определенного  вещества  (глюкозы,  белка,

витамина  С,  кетоновых  тел,  мочевины,  гемоглобина,  нитратов  и  др.)

  реагировать  с нанесенными на индикаторную  полоску реактивами  и  изменять

  окраску.  Обычно наносится капля исследуемой  мочи на индикаторную  полоску

  «Глюкотеста», «Пентафана», «Меди-теста» или  других диагностических тестов

  и через  1 мин ее окраска сравнивается  с индикаторной шкалой,  прилагаемой

  к набору.

     Одни  и те же биохимические методы  и показатели могут быть использованы

  для  решения   различных  задач.  Так,  например,  определение  содержания

  лактата   в  крови  используется  при   оценке   уровня   тренированности,