Нервная и гормональная регуляция обмена веществ

На уровне организма биологическая регуляция представлена нервным и эндокринным механизмами. Нервная система координирует процессы жизнедеятельности организма в меняющихся условиях среды – изменяет скорость химических реакций за счет изменения в клетке сигнальных молекул. Особым механизмом действия обладают стероидные гормоны. Они проникают в клетку, связываются со специфическими рецепторами, поступают в ядро, где стимулируют процесс образования мРНК.

Деятельность эндокринной системы находится под контролем нервной системы, которая регулирует работу желез внутренней секреции. Нервная и эндокринная системы координируют деятельность клеток и органов организма. В отличие от гормональной нервная система оказывает быстрое регулирующее действие на ограниченный участок, вызывая в клетках органов или тканей выраженные биохимические изменения, быстро проходящие после окончания нервного импульса.

Регулирующее влияние гормональной системы развертывается значительно медленнее, оно охватывает более широкий круг органов и тканей. Гормоны вызывают в них сравнительно небольшие, но длительно сохраняющиеся изменения.

 

 

ЧАСТЬ 3. СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ

 

ТЕМА 11. БИОХИМИЯ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

 

Различные формы подвижности характерны практически для всех живых организмов. В ходе эволюции у животных возникли специальные клетки и ткани, главной функцией которых является генерация движения. Мышцы являются высоко специализированными органами, способными за счет гидролиза АТФ генерировать механические усилия и обеспечивать перемещение животных в пространстве. При этом в основе сокращения мышц практически всех типов лежит перемещение двух систем белковых нитей (филаментов), построенных в основном из актина и миозина.

В организме взрослого мужчины мышцы составляют более 40% общей массы, у пожилых людей – около 30%, у детей – около 25%. У женщин меньше. У спортсменов, специализирующихся в силовых видах спорта, мышечная масса может достигать 50-55%, а у культуристов – 60-79%. Проявление различных двигательных качеств человека, особенно силы и скорости, зависит от морфологического строения мышц, особенностей протекания биохимических процессов в них, а также от регуляторного воздействия нервной системы.

 

Типы мышечных волокон

В организме человека существует 3 типа мышц: скелетные, сердечные (миокард) и гладкие. Различаются они морфологическими, биохимическими и функциональными особенностями. Скелетные и сердечные мышцы относятся к поперечнополосатым (рис.16). В гладких мышцах такая исчерченность отсутствует. Функционально сердечная мышца отличается от скелетной и занимает промежуточное положение между гладкими и скелетными мышцами. Сердечная мышца сокращается ритмично с последовательно меняющимися циклами сокращения (систола) и расслабления (диастола) независимо от воли человека, непроизвольно. Ее сокращение регулируется гормонами.

Рис.16. Поперечно-полосатая скелетная мускулатура

Сокращение гладких мышц инициируется нервными импульсами, некоторыми гормонами и не зависит от воли человека, так как их тонус не контролируется нашим сознанием. Гладкие мышцы включают мышцы внутренних органов, системы пищеварения, стенок кровеносных сосудов, кожи и матки, обеспечивая их сокращение и расслабление.

Скелетные мышцы прикреплены в основном к костям. Сокращение скелетных мышц инициируется нервными импульсами и подчиняется сознательному контролю, произвольно.

Отдельная мышца окружена оболочкой соединительной ткани и имеет сложное морфологическое строение. Каждая мышца состоит из пучка мышечных волокон, которые содержат многочисленные сократительные нити миофибриллы (рис.17).

Рис.17. Строение мышцы

 

В скелетных мышцах различают несколько типов мышечных волокон, отличающихся сократительными и метаболическими свойствами. К основным типам волокон относятся медленносокращающиеся (МС), или красные и быстросокращающиеся (БС), или белые. МС и БС волокна имеют разную скорость возбуждения, сокращения и утомления. Скорость сокращения МС-волокон составляет более 110 мс, а БС-волокон – 5- мс.

Отдельные типы волокон отличаются также механизмами энергообразования. МС-волокна имеют много митохондрий, ферментов биоокисления углеводов и жиров, миоглобина, большую сеть капилляров и большие запасы гликогена. В МС-волокнах преобладают аэробный метаболизм, необходимый для длительной работы на выносливость. Мотонейрон, иннервирующий МС-волокна, имеет небольшое тело клетки и управляет относительно небольшим количеством мышечных волокон (10-180).

БС-волокна характеризуются большим количеством миофибрилл, высокой АТФазной активностью миозина и ферментов гликолиза, большими запасами гликогена. Имеют слаборазвитую капиллярную сеть и немного миоглобина. Ресинтез АТР идет за счет креатинфосфатной реакции и гликолиза. Это обеспечивает высокую скорость сокращения и быстрое утомление. БС-волокна приспособлены к скоростной интенсивной работе относительно небольшой продолжительности. Их мотонейрон имеет большое тело и сильно разветвленные аксоны, поэтому иннервирует от 300 до 800 мышечных волокон.

Среди БС-волокон различают 2 подтипа – БСа (тип llа) и БСб (тип llб). Они отличаются в основном механизмами энергообразования. БСа-волокна имеют высокую анаэробную гликолитическую и аэробную способность ресинтеза АТР. Их называют «быстрые окислительно-гликолитические волокна». Используются они при интенсивной работе на выносливость (бег на 1000 м или плавание на 400 м). БСб-волокна имеют только высокие анаэробные способности ресинтеза АТР, поэтому подключаются к кратковременной мышечной деятельности взрывного характера (бег на 100 м или плавание на 50 м).

Подключение мышечных волокон к работе зависит от силы стимуляции мотонейроном. Количество МС- и БС-волокон в мышцах человека в среднем составляет 55 и 45% соответсвенно. Среди БС-волокон преобладают БСа (30-35%). У сильнейших бегунов на длинные дистанции в икроножных мышцах ног содержится более 80% МС-волокон, а у спринтеров – всего 23%. Существует тесная корреляция между содержанием БС-волокон и скоростными способностями мышц. Количество отдельных типов мышечных волокон генетически закреплено, поэтому плохо поддается изменению при тренировке. Однако при специфической тренировке их объем значительно увеличивается. Экспериментальные данные последних лет свидетельствуют о возможности изменения количества типов волокон при длительных тренировках: превращение БСа в БСб или МС.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: