DENGANstruktur dan kontraksi serat otot.

Kontraksi otot dalam sistem kehidupan adalah proses mekanokimia. Ilmu pengetahuan modern menganggapnya sebagai bentuk mobilitas biologis yang paling sempurna. Objek biologis “mengembangkan” kontraksi serat otot sebagai cara untuk bergerak di ruang angkasa (yang secara signifikan memperluas kemampuan hidup mereka).

Kontraksi otot diawali dengan fase ketegangan, yaitu hasil kerja yang dilakukan dengan mengubah energi kimia menjadi energi mekanik secara langsung dan dengan efisiensi yang baik (30-50%). Akumulasi energi potensial dalam fase ketegangan membawa otot ke dalam keadaan kontraksi yang mungkin terjadi, tetapi belum disadari.

Hewan dan manusia pernah (dan manusia percaya bahwa mereka telah dipelajari dengan baik) dua jenis otot utama: lurik dan halus. Otot lurik atau rangka melekat pada tulang (kecuali serat lurik otot jantung, yang komposisinya berbeda dengan otot rangka). Mulus otot menopang jaringan organ dalam dan kulit serta membentuk otot dinding pembuluh darah, serta usus.

Dalam biokimia olahraga mereka belajar otot rangka, “bertanggung jawab secara khusus” atas hasil olahraga.

Otot (sebagai suatu formasi makro yang dimiliki suatu objek makro) terdiri dari individu-individu serat otot(formasi mikro). Ada ribuan serat di dalam otot, oleh karena itu, upaya otot merupakan nilai integral yang merangkum kontraksi banyak serat individu. Ada tiga jenis serat otot: putih berkedut cepat , intermediat Dan merah kedutan lambat. Jenis serat berbeda dalam mekanisme suplai energinya dan dikendalikan oleh neuron motorik yang berbeda. Jenis otot berbeda dalam rasio jenis serat.

Serat otot yang terpisah - formasi aseluler seperti benang - sederhana. Simplas “tidak tampak seperti sel”: bentuknya sangat memanjang dengan panjang 0,1 hingga 2-3 cm, pada otot sartorius hingga 12 cm, dan tebal 0,01 hingga 0,2 mm. Simplasnya dikelilingi oleh cangkang - sarkolema, ke permukaan tempat ujung beberapa saraf motorik mendekat. Sarcolemma adalah membran lipoprotein dua lapis (tebal 10 nm) yang diperkuat oleh jaringan serat kolagen. Ketika mereka berelaksasi setelah kontraksi, mereka mengembalikan simplas ke bentuk aslinya (Gbr. 4).

Beras. 4. Serat otot individu.

Pada permukaan luar membran sarkolema, potensial listrik membran selalu terjaga, bahkan dalam keadaan diam sebesar 90-100 mV. Adanya potensi merupakan syarat yang diperlukan untuk mengendalikan serat otot (seperti aki mobil). Potensi tercipta karena transfer zat yang aktif (artinya dengan pengeluaran energi - ATP) melalui membran dan permeabilitas selektifnya (menurut prinsip - “siapapun yang saya inginkan, saya akan membiarkan dia masuk atau mengeluarkannya” ). Oleh karena itu, di dalam simplas, beberapa ion dan molekul terakumulasi dalam konsentrasi yang lebih tinggi daripada di luar.

Sarcolemma permeabel dengan baik terhadap ion K+ - ion tersebut terakumulasi di dalam, dan ion Na+ dikeluarkan ke luar. Dengan demikian, konsentrasi ion Na+ dalam cairan antar sel lebih besar daripada konsentrasi ion K+ di dalam simplas. Pergeseran pH ke sisi asam (selama pembentukan asam laktat, misalnya) meningkatkan permeabilitas sarkolema terhadap zat bermolekul tinggi (asam lemak, protein, polisakarida), yang biasanya tidak melewatinya. Zat dengan berat molekul rendah (glukosa, asam laktat dan piruvat, badan keton, asam amino, peptida pendek) dengan mudah melewati (berdifusi) melalui membran.

Isi internal simplas – sarkoplasma– Ini adalah struktur protein koloid (konsistensinya menyerupai jeli). Dalam keadaan tersuspensi, ia mengandung inklusi glikogen, tetesan lemak, dan berbagai partikel subseluler “terpasang”: inti, mitokondria, miofibril, ribosom, dan lain-lain.

“Mekanisme” kontraktil di dalam simplas – miofibril. Ini adalah filamen otot tipis (Ø 1 - 2 mikron), panjang - hampir sama dengan panjang serat otot. Telah ditetapkan bahwa pada simplas otot yang tidak terlatih, miofibril tidak terletak secara teratur, di sepanjang simplas, tetapi dengan penyebaran dan penyimpangan, dan pada otot yang terlatih, miofibril berorientasi sepanjang sumbu longitudinal dan juga dikelompokkan menjadi bundel, seperti di tali. (Saat memintal serat buatan dan sintetis, makromolekul polimer pada awalnya tidak ditempatkan secara ketat di sepanjang serat dan, seperti atlet, mereka “terus dilatih” - berorientasi dengan benar - di sepanjang sumbu serat, dengan memutar ulang berulang kali: lihat panjang lokakarya di ZIV dan Khimvolokno).

Di bawah mikroskop cahaya, dapat diamati bahwa miofibril memang “lurik”. Mereka bergantian area terang dan gelap - disk. Pelek gelap A Protein (anisotropik) mengandung lebih dari sekadar cakram ringan SAYA (isotropik). Cakram cahaya dilintasi oleh membran Z (telophragms) dan bagian miofibril di antara keduanya Z - disebut membran sarkomer. Miofibril terdiri dari 1000 – 1200 sarkomer (Gbr. 5).

Kontraksi serat otot secara keseluruhan terdiri dari kontraksi individu sarkomer. Kontraksi masing-masing secara terpisah, sarkomer bersama-sama menciptakan kekuatan integral dan melakukan kerja mekanis untuk mengontraksikan otot.

Panjang sarkomer bervariasi dari 1,8 µm saat istirahat hingga 1,5 µm saat sedang dan hingga 1 µm saat kontraksi penuh. Cakram sarkomer, gelap dan terang, mengandung protofibril (miofilamen) - struktur seperti benang protein. Mereka ditemukan dalam dua jenis: tebal (Ø – 11 – 14 nm, panjang – 1500 nm) dan tipis (Ø – 4 – 6 nm, panjang – 1000 nm).

Beras. 5. Daerah miofibril.

Roda ringan ( SAYA ) hanya terdiri dari protofibril tipis, dan cakram gelap ( A ) – dari dua jenis protofibril: tipis, diikat menjadi satu oleh membran, dan tebal, terkonsentrasi di zona terpisah ( H ).

Ketika sarkomer berkontraksi, panjang piringan gelap ( A ) tidak berubah, dan panjang piringan cahaya ( SAYA ) berkurang ketika protofibril tipis (cakram terang) berpindah ke ruang di antara cakram tebal (cakram gelap). Pada permukaan protofibril terdapat pertumbuhan khusus - adhesi (tebal sekitar 3 nm). Dalam “posisi kerja” mereka membentuk ikatan (jembatan silang) antara benang protofibril yang tebal dan tipis (Gbr. 6). Saat berkontraksi Z -Membran menempel pada ujung protofibril yang tebal, dan protofibril yang tipis bahkan dapat membungkus protofibril yang tebal. Selama superkontraksi, ujung filamen tipis di tengah sarkomer digulung, dan ujung protofibril tebal dihancurkan.

Beras. 6. Terbentuknya perlengketan antara aktin dan miosin.

Pasokan energi ke serat otot dilakukan dengan menggunakan retikulum sarkoplasma(alias - retikulum sarkoplasma) – sistem tabung memanjang dan melintang, membran, gelembung, kompartemen.

Dalam retikulum sarkoplasma, berbagai proses biokimia terjadi secara terorganisir dan terkendali; jaringan mencakup semuanya dan setiap miofibril secara terpisah. Retikulum mencakup ribosom, mereka melakukan sintesis protein, dan mitokondria - “stasiun energi seluler” (sebagaimana didefinisikan dalam buku teks sekolah). Sebenarnya mitokondria tertanam di antara miofibril, yang menciptakan kondisi optimal untuk suplai energi untuk proses kontraksi otot. Telah ditetapkan bahwa pada otot yang terlatih, jumlah mitokondria lebih banyak dibandingkan pada otot yang tidak terlatih.

Komposisi kimia otot.

Air dengan menyisakan 70 - 80% dari berat otot.

Tupai. Protein menyumbang 17 hingga 21% berat otot: sekitar 40% dari seluruh protein otot terkonsentrasi di miofibril, 30% di sarkoplasma, 14% di mitokondria, 15% di sarkolema, sisanya di inti dan organel seluler lainnya.

Jaringan otot mengandung enzimatik protein miogenik kelompok, mioalbumin– protein cadangan (kandungannya berangsur-angsur menurun seiring bertambahnya usia), protein merah mioglobin– kromoprotein (disebut hemoglobin otot, mengikat lebih banyak oksigen daripada hemoglobin darah), dan juga globulin, protein miofibrilar. Lebih dari separuh protein miofibrilar adalah miosin, sekitar seperempat - aktin, sisanya adalah tropomiosin, troponin, α- dan β-aktinin, enzim kreatin fosfokinase, deaminase dan lain-lain. Jaringan otot mengandung nuklirtupai– nukleoprotein, protein mitokondria. Dalam protein stroma, menjalin jaringan otot - bagian utama - kolagen Dan elastin sarcolemma, serta myostromin (terkait dengan Z -membran).

Di dalamsenyawa nitrogen yang sudah larut sebelumnya. Otot rangka manusia mengandung berbagai senyawa nitrogen yang larut dalam air: ATP, dari 0,25 menjadi 0,4%, kreatin fosfat (CrP)– dari 0,4 hingga 1% (dengan pelatihan, jumlahnya meningkat), produk penguraiannya adalah ADP, AMP, creatine. Selain itu, otot mengandung dipeptida karnosin, sekitar 0,1 - 0,3%, terlibat dalam pemulihan kinerja otot selama kelelahan; karnitin, bertanggung jawab untuk pengangkutan asam lemak melintasi membran sel; asam amino, dan di antaranya glutamin yang mendominasi (apakah ini menjelaskan penggunaan monosodium glutamat, baca komposisi bumbu, untuk memberi rasa daging pada makanan); basa purin, urea dan amonia. Otot rangka juga mengandung sekitar 1,5% fosfatida, yang berpartisipasi dalam respirasi jaringan.

Bebas nitrogen koneksi. Otot mengandung karbohidrat, glikogen dan produk metabolismenya, serta lemak, kolesterol, badan keton, dan garam mineral. Tergantung pada diet dan tingkat pelatihan, jumlah glikogen bervariasi dari 0,2 hingga 3%, sedangkan pelatihan meningkatkan massa glikogen bebas. Penyimpanan lemak menumpuk di otot selama latihan ketahanan. Lemak yang terikat protein mencapai sekitar 1%, dan membran serat otot dapat mengandung hingga 0,2% kolesterol.

Mineral. Mineral dalam jaringan otot membentuk sekitar 1 - 1,5% dari berat otot; ini terutama garam kalium, natrium, kalsium, dan magnesium. Ion mineral seperti K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl - , HP0 4 ~ memainkan peran penting dalam proses biokimia selama kontraksi otot (termasuk dalam suplemen “olahraga” dan air mineral).

Biokimia protein otot.

Protein kontraktil utama otot adalah miosin mengacu pada protein fibrillar (Berat molekul sekitar 470.000). Ciri penting miosin adalah kemampuannya untuk membentuk kompleks dengan molekul ATP dan ADP (yang memungkinkan Anda “mengambil” energi dari ATP), dan dengan protein aktin (yang memungkinkan untuk mempertahankan kontraksi).

Molekul miosin bermuatan negatif dan secara spesifik berinteraksi dengan ion Ca++ dan Mg++. Miosin, dengan adanya ion Ca++, mempercepat hidrolisis ATP, dan dengan demikian menunjukkan enzimatik aktivitas adenosin trifosfat:

miosin-ATP+H2O → miosin + ADP + H3PO4 + bekerja(energi 40 kJ/mol)

Protein miosin dibentuk oleh dua rantai α polipeptida panjang yang identik, dipelintir seperti heliks ganda, Gambar 7. Di bawah aksi enzim proteolitik, molekul miosin terpecah menjadi dua bagian. Salah satu bagiannya mampu berikatan dengan aktin melalui adhesi sehingga membentuk aktomiosin. Bagian ini bertanggung jawab atas aktivitas adenosin trifosfatase yang bergantung pada pH lingkungan, pH optimum adalah 6,0 - 9,5, serta konsentrasi KCl. Kompleks aktomiosin terurai dengan adanya ATP, tetapi jika tidak ada ATP bebas, kompleks ini stabil. Bagian kedua dari molekul miosin juga terdiri dari dua heliks yang dipelintir; karena muatan elektrostatik, mereka mengikat molekul miosin menjadi protofibril.

Beras. 7. Struktur aktomiosin.

Protein kontraktil terpenting kedua adalah aktin(Gbr. 7). Itu bisa ada dalam tiga bentuk: monomer (globular), dimer (globular) dan polimer (fibrilar). Aktin globular monomer, ketika rantai polipeptidanya tersusun rapat menjadi struktur bola kompak, terikat dengan ATP. Dengan membelah ATP, monomer aktin - A, membentuk dimer, termasuk ADP: A - ADP - A. Aktin fibrilar polimer adalah heliks ganda yang terdiri dari dimer, Gambar. 7.

Aktin globular berubah menjadi aktin fibrilar dengan adanya ion K+ dan Mg++, dan aktin fibrilar mendominasi otot hidup.

Miofibril mengandung sejumlah besar protein tropomiosin, yang terdiri dari dua rantai polipeptida α-heliks. Pada otot yang istirahat, ia membentuk kompleks dengan aktin dan memblokir pusat aktifnya, karena aktin mampu berikatan dengan ion Ca++, yang menghilangkan blokade ini.

Pada tingkat molekuler, protofibril sarkomer tebal dan tipis berinteraksi secara elektrostatis, karena mereka memiliki area khusus - pertumbuhan dan tonjolan - tempat terbentuknya muatan. Di daerah A-disk, protofibril tebal dibangun dari kumpulan molekul miosin yang berorientasi longitudinal, protofibril tipis tersusun secara radial di sekitar molekul tebal, membentuk struktur yang mirip dengan kabel multi-untai. Di pita M tengah dari protofibril tebal, molekul miosin dihubungkan oleh "ekor" mereka, dan "kepala" mereka yang menonjol - hasil pertumbuhan diarahkan ke arah yang berbeda dan terletak di sepanjang garis spiral biasa. Faktanya, di seberangnya dalam spiral aktin fibrilar pada jarak tertentu satu sama lain, butiran aktin monomer juga menonjol. Setiap tonjolan memiliki pusat aktif, karena itu pembentukan adhesi dengan miosin mungkin terjadi. Membran Z pada sarkomer (seperti alas bergantian) menyatukan protofibril tipis.

Biokimia kontraksi dan relaksasi.

Reaksi biokimia siklik yang terjadi di otot selama kontraksi memastikan pembentukan berulang dan penghancuran adhesi antara "kepala" - pertumbuhan molekul miosin dari protofibril tebal dan tonjolan - pusat aktif protofibril tipis. Pekerjaan membentuk adhesi dan menggerakkan filamen aktin sepanjang filamen miosin memerlukan kontrol yang tepat dan pengeluaran energi yang signifikan. Faktanya, pada saat serat berkontraksi, sekitar 300 adhesi terbentuk per menit di setiap pusat aktif - tonjolan.

Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, hanya energi ATP yang dapat langsung diubah menjadi kerja mekanis kontraksi otot. ATP yang dihidrolisis oleh pusat enzimatik miosin membentuk kompleks dengan seluruh protein miosin. Dalam kompleks ATP-miosin, miosin, yang jenuh dengan energi, mengubah strukturnya, dan dengan itu "dimensi" eksternal dan, dengan cara ini, melakukan kerja mekanis untuk memperpendek pertumbuhan filamen miosin.

Pada otot istirahat, miosin masih terikat pada ATP, tetapi melalui ion Mg++ tanpa pembelahan hidrolitik ATP. Pembentukan adhesi antara miosin dan aktin saat istirahat dicegah oleh kompleks tropomiosin dengan troponin, yang menghambat pusat aktif aktin. Blokade dipertahankan dan ATP tidak dipecah saat ion Ca++ terikat. Ketika impuls saraf sampai pada serat otot, impuls tersebut dilepaskan pemancar pulsa– neurohormon asetilkolin. Ion Na+ menetralkan muatan negatif pada permukaan bagian dalam sarkolema dan mendepolarisasinya. Dalam hal ini, ion Ca++ dilepaskan dan berikatan dengan troponin. Pada gilirannya, troponin kehilangan muatannya, menyebabkan pusat aktif - tonjolan filamen aktin - tidak terblokir dan timbul adhesi antara aktin dan miosin (karena tolakan elektrostatik protofibril tipis dan tebal telah dihilangkan). Sekarang, dengan adanya Ca ++, ATP berinteraksi dengan pusat aktivitas enzimatik miosin dan dibelah, dan energi kompleks transformasi digunakan untuk mengurangi adhesi. Rangkaian peristiwa molekuler yang dijelaskan di atas mirip dengan arus listrik yang mengisi ulang mikrokapasitor; energi listriknya segera diubah menjadi kerja mekanis di tempat dan perlu diisi ulang lagi (jika ingin melanjutkan).

Setelah perekat pecah, ATP tidak dibelah, tetapi kembali membentuk kompleks enzim-substrat dengan miosin:

M–A + ATP -----> M – ATP + A atau

M–ADP–A + ATP ----> M–ATP + A + ADP

Jika pada saat ini impuls saraf baru tiba, maka reaksi “pengisian ulang” diulangi; jika impuls berikutnya tidak tiba, otot berelaksasi. Kembalinya otot yang berkontraksi setelah relaksasi ke keadaan semula dipastikan oleh kekuatan elastis protein di stroma otot. Mengedepankan hipotesis modern tentang kontraksi otot, para ilmuwan berpendapat bahwa pada saat kontraksi, filamen aktin meluncur di sepanjang filamen miosin, dan pemendekannya juga dimungkinkan karena perubahan struktur spasial protein kontraktil (perubahan bentuk heliks).

Saat istirahat, ATP memiliki efek plastisisasi: dengan bergabung dengan miosin, ATP mencegah pembentukan adhesi dengan aktin. Dengan rusak selama kontraksi otot, ATP menyediakan energi untuk proses pemendekan adhesi, serta kerja “pompa kalsium” - suplai ion Ca++. Pemecahan ATP di otot terjadi pada tingkat yang sangat tinggi: hingga 10 mikromol per 1 g otot per menit. Karena total cadangan ATP dalam otot kecil (mungkin hanya cukup untuk 0,5-1 detik kerja dengan daya maksimum), untuk memastikan aktivitas otot normal, ATP harus dipulihkan pada kecepatan yang sama dengan pemecahannya.

Mengirimkan karya bagus Anda ke basis pengetahuan itu sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Pelajar, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

Perkenalan

1. Otot rangka, protein otot dan proses biokimia pada otot

2. Perubahan biokimia pada tubuh atlet pencak silat

4. Masalah pemulihan dalam olahraga

5. Ciri-ciri keadaan metabolisme pada manusia selama aktivitas otot

6. Pengendalian biokimia dalam pencak silat

Kesimpulan

Bibliografi

Perkenalan

Peran biokimia dalam praktik olahraga modern semakin meningkat. Tanpa pengetahuan tentang biokimia aktivitas otot dan mekanisme pengaturan metabolisme selama latihan fisik, mustahil untuk mengelola proses pelatihan secara efektif dan rasionalisasi selanjutnya. Pengetahuan tentang biokimia diperlukan untuk menilai tingkat kebugaran seorang atlet, mengidentifikasi kelebihan beban dan aktivitas berlebihan, dan untuk pengaturan pola makan yang benar. Salah satu tugas terpenting biokimia adalah menemukan cara efektif untuk mengontrol metabolisme, berdasarkan pengetahuan mendalam tentang transformasi kimia, karena keadaan metabolisme menentukan normalitas dan patologi. Pertumbuhan dan perkembangan organisme hidup, kemampuannya untuk menahan pengaruh eksternal dan secara aktif beradaptasi dengan kondisi keberadaan baru bergantung pada sifat dan kecepatan proses metabolisme.

Studi tentang perubahan adaptif dalam metabolisme memungkinkan kita untuk lebih memahami karakteristik adaptasi tubuh terhadap aktivitas fisik dan menemukan cara dan metode yang efektif untuk meningkatkan kinerja fisik.

Dalam olahraga tarung, masalah kebugaran jasmani selalu dianggap sebagai salah satu hal terpenting yang menentukan tingkat prestasi olahraga.

Pendekatan yang biasa dilakukan untuk menentukan metode latihan didasarkan pada hukum empiris yang secara formal menggambarkan fenomena pelatihan olahraga.

Namun, kualitas fisik itu sendiri tidak dapat muncul dengan sendirinya. Mereka muncul sebagai akibat dari sistem saraf pusat yang mengendalikan otot-otot yang berkontraksi dan membuang energi metabolisme.

Pendekatan teoritis memerlukan konstruksi model tubuh atlet dengan memperhatikan prestasi biologi olahraga dunia. Untuk mengendalikan proses adaptasi pada sel-sel tertentu organ tubuh manusia, perlu diketahui bagaimana struktur organ tersebut, mekanisme fungsinya, dan faktor-faktor yang menjamin arah sasaran proses adaptasi.

1. Otot rangka, protein otot dan proses biokimia di otot

Otot rangka mengandung sejumlah besar zat non-protein yang mudah berpindah dari otot yang dihancurkan ke dalam larutan berair setelah pengendapan protein. ATP merupakan sumber energi langsung tidak hanya untuk berbagai fungsi fisiologis (kontraksi otot, aktivitas saraf, transmisi eksitasi saraf, proses sekresi, dll), tetapi juga untuk proses plastik yang terjadi di dalam tubuh (konstruksi dan pembaruan protein jaringan, biologis). sintesis). Ada persaingan terus-menerus antara dua aspek kehidupan ini - pasokan energi untuk fungsi fisiologis dan pasokan energi untuk proses plastik. Sangat sulit untuk memberikan norma standar tertentu untuk perubahan biokimia yang terjadi pada tubuh seorang atlet ketika berlatih olahraga tertentu. Bahkan ketika melakukan latihan individu dalam bentuknya yang murni (atletik lari, skating, ski), jalannya proses metabolisme dapat berbeda secara signifikan pada atlet yang berbeda tergantung pada jenis aktivitas saraf mereka, pengaruh lingkungan, dll. Otot rangka mengandung 75-80 % air dan 20-25% bahan kering. 85% residu kering adalah protein; 15% sisanya terdiri dari berbagai ekstraktif yang mengandung nitrogen dan bebas nitrogen, senyawa fosfor, lipoid, dan garam mineral. Protein otot. Protein sarkoplasma membentuk hingga 30% dari seluruh protein otot.

Protein fibril otot membentuk sekitar 40% dari seluruh protein otot. Protein fibril otot terutama mencakup dua protein utama - miosin dan aktin. Miosin merupakan protein tipe globulin dengan berat molekul sekitar 420.000, banyak mengandung asam glutamat, lisin dan leusin. Selain itu, bersama dengan asam amino lainnya, ia mengandung sistein, dan karenanya memiliki gugus bebas - SH. Miosin terletak di fibril otot di filamen tebal "cakram A", dan tidak kacau, tetapi teratur. Molekul miosin memiliki struktur berserabut (fibrilar). Menurut Huxley, panjangnya sekitar 1500 A, tebalnya sekitar 20 A. Mereka memiliki penebalan di salah satu ujungnya (40 A). Ujung-ujung molekulnya diarahkan ke kedua arah dari "zona M" dan membentuk penebalan proses filamen tebal berbentuk tongkat. Miosin adalah komponen penting dari kompleks kontraktil dan pada saat yang sama memiliki aktivitas enzimatik (adenosin trifosfatase), yang mengkatalisis pemecahan asam adenosin trifosfat (ATP) menjadi ADP dan ortofosfat. Aktin memiliki berat molekul yang jauh lebih kecil daripada miosin (75.000) dan dapat ada dalam dua bentuk - globular (G-aktin) dan fibrilar (F-aktin), yang mampu bertransformasi menjadi satu sama lain. Molekul yang pertama berbentuk bulat; molekul kedua, yang merupakan polimer (kombinasi beberapa molekul) G-aktin, berbentuk filamen. G-aktin memiliki viskositas rendah, F-aktin memiliki viskositas tinggi. Transisi dari satu bentuk aktin ke bentuk aktin lainnya difasilitasi oleh banyak ion, khususnya K+ dan Mg++. Selama aktivitas otot, G-aktin berubah menjadi F-aktin. Yang terakhir ini mudah bergabung dengan miosin, membentuk kompleks yang disebut aktomiosin dan merupakan substrat kontraktil otot, yang mampu menghasilkan kerja mekanis. Pada fibril otot, aktin terletak di filamen tipis “cakram J”, meluas ke sepertiga atas dan bawah “cakram A”, di mana aktin terhubung ke miosin melalui kontak antara proses filamen tipis dan tebal. Selain miosin dan aktin, beberapa protein lain juga ditemukan di miofibril, khususnya protein tropomiosin yang larut dalam air, yang banyak terdapat pada otot polos dan otot embrio. Fibril juga mengandung protein lain yang larut dalam air yang memiliki aktivitas enzimatik” (asam adenilat deaminase, dll.). Protein mitokondria dan ribosom sebagian besar merupakan protein enzim. Secara khusus, mitokondria mengandung enzim oksidasi aerobik dan fosforilasi pernapasan, dan ribosom mengandung rRNA yang terikat protein. Protein inti serat otot merupakan nukleoprotein yang mengandung asam deoksiribonukleat dalam molekulnya.

Protein stroma serat otot, membentuk sekitar 20% dari seluruh protein otot. Dari protein stroma, dinamai oleh A.Ya. Myostromin Danilevsky, membangun sarcolemma dan, tampaknya, “cakram Z” yang menghubungkan filamen aktin tipis ke sarcolemma. Ada kemungkinan bahwa myostromin terkandung bersama dengan aktin dalam filamen tipis “cakram J”. ATP merupakan sumber energi langsung tidak hanya untuk berbagai fungsi fisiologis (kontraksi otot, aktivitas saraf, transmisi eksitasi saraf, proses sekresi, dll), tetapi juga untuk proses plastik yang terjadi di dalam tubuh (konstruksi dan pembaruan protein jaringan, biologis). sintesis). Ada persaingan terus-menerus antara dua aspek kehidupan ini - pasokan energi untuk fungsi fisiologis dan pasokan energi untuk proses plastik. Peningkatan aktivitas fungsional spesifik selalu disertai dengan peningkatan konsumsi ATP dan akibatnya penurunan kemungkinan penggunaannya untuk sintesis biologis. Seperti diketahui, di jaringan tubuh, termasuk otot, proteinnya terus diperbarui, namun proses pemecahan dan sintesisnya sangat seimbang dan tingkat kandungan proteinnya tetap konstan. Selama aktivitas otot, pembaruan protein terhambat, dan semakin banyak, kandungan ATP di otot semakin menurun. Akibatnya, selama latihan dengan intensitas maksimum dan submaksimal, ketika resintesis ATP sebagian besar terjadi secara anaerobik dan paling tidak sempurna, pembaruan protein akan terhambat lebih signifikan daripada selama kerja dengan intensitas sedang dan sedang, ketika proses fosforilasi pernapasan yang sangat efisien secara energi mendominasi. Penghambatan pembaharuan protein merupakan akibat dari kekurangan ATP, yang diperlukan baik untuk proses pemecahannya maupun (khususnya) untuk proses sintesisnya. Oleh karena itu, selama aktivitas otot yang intens, keseimbangan antara pemecahan dan sintesis protein terganggu, dengan yang pertama lebih dominan daripada yang kedua. Kandungan protein dalam otot sedikit menurun, dan kandungan polipeptida serta zat non-protein yang mengandung nitrogen meningkat. Beberapa dari zat ini, serta beberapa protein dengan berat molekul rendah, meninggalkan otot ke dalam darah, di mana kandungan protein dan nitrogen non-protein meningkat. Dalam hal ini, protein juga bisa muncul dalam urin. Semua perubahan ini sangat signifikan selama latihan kekuatan intensitas tinggi. Dengan aktivitas otot yang intens, pembentukan amonia juga meningkat sebagai akibat dari deaminasi sebagian asam adenosin monofosfat yang tidak sempat disintesis menjadi ATP, serta karena pembelahan amonia dari glutamin, yang ditingkatkan di bawah pengaruh peningkatan kandungan fosfat anorganik di otot, mengaktifkan enzim glutaminase. Kandungan amonia di otot dan darah meningkat. Penghapusan amonia yang dihasilkan dapat terjadi terutama melalui dua cara: pengikatan amonia dengan asam glutamat untuk membentuk glutamin atau pembentukan urea. Namun, kedua proses ini memerlukan partisipasi ATP dan oleh karena itu (karena penurunan kandungannya) mengalami kesulitan selama aktivitas otot yang intens. Selama aktivitas otot dengan intensitas sedang dan sedang, ketika resintesis ATP terjadi karena fosforilasi pernapasan, eliminasi amonia meningkat secara signifikan. Kandungannya dalam darah dan jaringan menurun, dan pembentukan glutamin dan urea meningkat. Akibat kekurangan ATP selama aktivitas otot dengan intensitas maksimum dan submaksimal, sejumlah sintesis biologis lainnya juga terhambat. Secara khusus, sintesis asetilkolin di ujung saraf motorik, yang berdampak buruk pada transmisi eksitasi saraf ke otot.

2. Perubahan biokimia pada tubuh seniman bela diri

Kebutuhan energi tubuh (otot yang bekerja) dipenuhi, seperti diketahui, dengan dua cara utama - anaerobik dan aerobik. Rasio kedua jalur produksi energi ini bervariasi dalam latihan yang berbeda. Saat melakukan latihan apa pun, ketiga sistem energi secara praktis beroperasi: "Zona" anaerobik (alaktat) dan asam laktat (glikolitik) dan aerobik (oksigen, oksidatif) sebagian tumpang tindih. Oleh karena itu, sulit untuk mengisolasi kontribusi “bersih” dari masing-masing sistem energi, terutama ketika beroperasi dalam durasi maksimum yang relatif singkat. Dalam hal ini, sistem “tetangga” dalam hal daya energi (area aksi) adalah sering digabungkan berpasangan, fosfagen dengan asam laktat, asam laktat dengan oksigen. Sistem yang kontribusi energinya lebih besar ditunjukkan terlebih dahulu. Menurut beban relatif pada sistem energi anaerobik dan aerobik, semua latihan dapat dibagi menjadi anaerobik dan aerobik. Yang pertama - dengan dominasi anaerobik, yang kedua - komponen produksi energi aerobik.Kualitas utama saat melakukan latihan anaerobik adalah kekuatan (kemampuan kecepatan-kekuatan), saat melakukan latihan aerobik - daya tahan. Rasio sistem produksi energi yang berbeda sangat menentukan sifat dan tingkat perubahan aktivitas berbagai sistem fisiologis yang memastikan kinerja latihan yang berbeda.

Ada tiga kelompok latihan anaerobik: - kekuatan anaerobik maksimum (anaerobic power); - mendekati kekuatan anaerobik maksimum; - tenaga anaerobik submaksimal (daya anaerobik-aerobik). Latihan kekuatan anaerobik maksimum (kekuatan anaerobik) adalah latihan dengan metode anaerobik yang hampir eksklusif dalam memasok energi ke otot yang bekerja: komponen anaerobik dalam total produksi energi berkisar antara 90 hingga 100%. Ini disediakan terutama oleh sistem energi fosfagen (ATP + CP) dengan beberapa partisipasi sistem asam laktat (glikolitik). Rekor tenaga anaerobik maksimum yang dikembangkan oleh atlet berprestasi selama lari cepat mencapai 120 kkal/menit. Kemungkinan durasi maksimum latihan tersebut adalah beberapa detik. Penguatan aktivitas sistem vegetatif terjadi secara bertahap selama bekerja. Karena durasi latihan anaerobik yang singkat, selama pelaksanaannya fungsi sirkulasi darah dan pernapasan tidak memiliki waktu untuk mencapai hasil maksimal. Selama latihan anaerobik maksimal, atlet tidak bernapas sama sekali atau hanya berhasil menyelesaikan beberapa siklus pernapasan. Oleh karena itu, ventilasi paru “rata-rata” tidak melebihi 20-30% dari maksimum. Denyut jantung meningkat bahkan sebelum memulai (hingga 140-150 denyut/menit) dan terus meningkat selama latihan, mencapai nilai tertinggi segera setelah selesai - 80-90% dari maksimum (160-180 denyut/menit).

Karena dasar energi dari latihan ini adalah proses anaerobik, penguatan aktivitas sistem kardio-pernapasan (transportasi oksigen) praktis tidak memiliki arti penting bagi pasokan energi dari latihan itu sendiri. Konsentrasi laktat dalam darah selama bekerja mengalami perubahan yang sangat sedikit, meskipun pada otot yang bekerja dapat mencapai 10 mmol/kg atau bahkan lebih pada akhir pekerjaan. Konsentrasi laktat dalam darah terus meningkat selama beberapa menit setelah berhenti bekerja dan mencapai maksimum 5-8 mmol/l. Sebelum melakukan latihan anaerobik, konsentrasi glukosa dalam darah sedikit meningkat. Sebelum dan sebagai akibat penerapannya, konsentrasi katekolamin (adrenalin dan norepinefrin) dan hormon pertumbuhan dalam darah meningkat sangat signifikan, namun konsentrasi insulin sedikit menurun; konsentrasi glukagon dan kortisol tidak berubah secara nyata. Sistem dan mekanisme fisiologis utama yang menentukan hasil olahraga dalam latihan ini adalah pengaturan saraf pusat aktivitas otot (koordinasi gerakan dengan manifestasi kekuatan otot yang besar), sifat fungsional sistem neuromuskular (kecepatan-kekuatan), kapasitas dan kekuatan sistem energi fosfagen otot yang bekerja.

Latihan mendekati kekuatan anaerobik maksimum (kekuatan anaerobik campuran) adalah latihan dengan pasokan energi anaerobik yang dominan ke otot-otot yang bekerja. Komponen anaerobik dalam total produksi energi adalah 75-85% - sebagian disebabkan oleh fosfagen dan, sebagian besar, disebabkan oleh sistem energi asam laktat (glikolitik). Kemungkinan durasi maksimum latihan tersebut untuk atlet berprestasi berkisar antara 20 hingga 50 detik. Untuk menyediakan energi untuk latihan ini, peningkatan aktivitas sistem transportasi oksigen yang signifikan sudah memainkan peran energik tertentu, dan semakin besar, semakin lama latihan tersebut.

Selama latihan, ventilasi paru meningkat dengan cepat, sehingga pada akhir latihan yang berlangsung sekitar 1 menit, dapat mencapai 50-60% dari ventilasi kerja maksimum seorang atlet (60-80 l/mnt). Konsentrasi laktat dalam darah setelah berolahraga sangat tinggi - hingga 15 mmol/l pada atlet yang berkualifikasi. Akumulasi laktat dalam darah dikaitkan dengan tingkat pembentukannya yang sangat tinggi pada otot yang bekerja (sebagai akibat dari glikolisis anaerobik yang intens). Konsentrasi glukosa dalam darah sedikit meningkat dibandingkan kondisi istirahat (sampai 100-120 mg%). Perubahan hormonal dalam darah serupa dengan yang terjadi selama latihan kekuatan anaerobik maksimum.

Sistem dan mekanisme fisiologis utama yang menentukan kinerja atletik dalam latihan mendekati kekuatan anaerobik maksimum adalah sama dengan latihan kelompok sebelumnya, dan, di samping itu, kekuatan sistem energi asam laktat (glikolitik) dari otot yang bekerja. Latihan kekuatan anaerobik submaksimal (anaerobic-aerobic power) adalah latihan dengan dominasi komponen anaerobik dalam suplai energi ke otot yang bekerja. Total produksi energi tubuh mencapai 60-70% dan disediakan terutama oleh sistem energi asam laktat (glikolitik). Sebagian besar pasokan energi untuk latihan ini berasal dari sistem energi oksigen (oksidatif, aerobik). Kemungkinan durasi maksimum latihan kompetitif untuk atlet berprestasi adalah 1 hingga 2 menit. Kekuatan dan durasi maksimum latihan ini sedemikian rupa sehingga dalam proses pelaksanaannya indikator kinerjanya. Sistem transportasi oksigen (denyut jantung, curah jantung, PV, tingkat konsumsi O2) mungkin mendekati atau bahkan mencapai nilai maksimum untuk atlet tertentu. Semakin lama latihan maka semakin tinggi indikator tersebut pada garis finish dan semakin besar pula proporsi produksi energi aerobik selama latihan. Setelah latihan ini, konsentrasi laktat yang sangat tinggi tercatat dalam otot dan darah yang bekerja - hingga 20-25 mmol/l. Dengan demikian, latihan dan kegiatan pertandingan atlet pencak silat berlangsung pada beban maksimum otot-otot atlet. Pada saat yang sama, proses energi yang terjadi dalam tubuh dicirikan oleh fakta bahwa, karena durasi latihan anaerobik yang singkat, selama pelaksanaannya, fungsi sirkulasi darah dan pernapasan tidak memiliki waktu untuk mencapai hasil maksimal. Selama latihan anaerobik maksimal, atlet tidak bernapas sama sekali atau hanya berhasil menyelesaikan beberapa siklus pernapasan. Oleh karena itu, ventilasi paru “rata-rata” tidak melebihi 20-30% dari maksimum.

Seseorang melakukan latihan fisik dan mengeluarkan energi menggunakan sistem neuromuskular. Sistem neuromuskular adalah kumpulan unit motorik. Setiap unit motorik mencakup neuron motorik, akson, dan sekumpulan serat otot. Jumlah MU tetap tidak berubah pada manusia. Jumlah MV dalam otot dimungkinkan dan dapat diubah selama latihan, tetapi tidak lebih dari 5%. Oleh karena itu, faktor pertumbuhan fungsi otot ini tidak memiliki arti praktis. Di dalam CF, terjadi hiperplasia (peningkatan jumlah elemen) banyak organel: miofibril, mitokondria, retikulum sarkoplasma (SRR), butiran glikogen, mioglobin, ribosom, DNA, dll. Jumlah kapiler yang melayani CF juga berubah. Miofibril adalah organel khusus dari serat otot (sel). Ia mempunyai penampang yang kira-kira sama pada semua hewan. Terdiri dari sarkomer yang dihubungkan secara seri, yang masing-masing terdiri dari filamen aktin dan miosin. Jembatan dapat terbentuk antara filamen aktin dan miosin, dan dengan pengeluaran energi yang terkandung dalam ATP, jembatan tersebut dapat berputar, mis. kontraksi miofibril, kontraksi serat otot, kontraksi otot. Jembatan terbentuk dengan adanya ion kalsium dan molekul ATP di sarkoplasma. Peningkatan jumlah miofibril dalam serat otot menyebabkan peningkatan kekuatan, kecepatan kontraksi, dan ukurannya. Seiring dengan pertumbuhan miofibril, organel lain yang melayani miofibril juga tumbuh, misalnya retikulum sarkoplasma. Retikulum sarkoplasma adalah jaringan membran internal yang membentuk vesikel, tubulus, dan tangki. Di MV, SPR membentuk tangki; ion kalsium (Ca) terakumulasi di tangki ini. Diasumsikan bahwa enzim glikolitik melekat pada membran SPR, oleh karena itu, ketika akses oksigen dihentikan, terjadi pembengkakan saluran yang signifikan. Fenomena ini terkait dengan akumulasi ion hidrogen (H) yang menyebabkan kerusakan sebagian (denaturasi) struktur protein dan penambahan air pada radikal molekul protein. Untuk mekanisme kontraksi otot, kecepatan pemompaan Ca dari sarkoplasma sangatlah penting, karena hal ini menjamin proses relaksasi otot. Pompa natrium, kalium dan kalsium dibangun ke dalam membran SPR, sehingga dapat diasumsikan bahwa peningkatan permukaan membran SPR sehubungan dengan massa miofibril akan menyebabkan peningkatan laju relaksasi MV.

Akibatnya, peningkatan laju atau kecepatan relaksasi otot maksimum (interval waktu dari akhir aktivasi listrik otot hingga tegangan mekanis di dalamnya turun menjadi nol) harus menunjukkan peningkatan relatif pada membran SPR. Mempertahankan kecepatan maksimum dipastikan oleh cadangan MV ATP, KrF, massa mitokondria miofibrillar, massa mitokondria sarkoplasma, massa enzim glikolitik dan kapasitas buffer isi serat otot dan darah.

Semua faktor ini mempengaruhi proses penyediaan energi untuk kontraksi otot, namun kemampuan untuk mempertahankan kecepatan maksimum harus bergantung terutama pada mitokondria SPR. Dengan meningkatkan jumlah MV oksidatif atau, dengan kata lain, kapasitas aerobik otot, durasi latihan pada kekuatan maksimum meningkat. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa mempertahankan konsentrasi CrF selama glikolisis menyebabkan pengasaman MV, terhambatnya proses konsumsi ATP akibat persaingan ion H dengan ion Ca pada pusat aktif kepala miosin. Oleh karena itu, proses menjaga konsentrasi CrF, dengan dominasi proses aerobik di otot, menjadi semakin efektif seiring dengan dilakukannya latihan. Penting juga bahwa mitokondria secara aktif menyerap ion hidrogen, oleh karena itu, ketika melakukan latihan ekstrim jangka pendek (10-30 detik), perannya lebih terbatas pada buffering pengasaman sel. Dengan demikian, adaptasi kerja otot dilakukan melalui kerja setiap sel atlet, berdasarkan metabolisme energi selama hidup sel. Dasar dari proses ini adalah konsumsi ATP selama interaksi ion hidrogen dan kalsium.

Meningkatkan nilai hiburan pertarungan melibatkan peningkatan yang signifikan dalam aktivitas pertarungan sekaligus meningkatkan jumlah aksi teknis yang dilakukan. Mengingat hal ini, muncul masalah nyata terkait dengan fakta bahwa dengan meningkatnya intensitas pertandingan kompetitif dengan latar belakang kelelahan fisik yang progresif, otomatisasi sementara keterampilan motorik atlet akan terjadi.

Dalam latihan olahraga, hal ini biasanya terwujud pada paruh kedua pertandingan kompetitif yang digelar dengan intensitas tinggi. Dalam hal ini (terutama jika atlet tidak memiliki tingkat daya tahan khusus yang sangat tinggi), terjadi perubahan pH darah yang signifikan (di bawah 7,0 unit konvensional), yang menunjukkan reaksi yang sangat tidak menguntungkan dari atlet terhadap pekerjaan dengan intensitas seperti itu. Diketahui, misalnya, gangguan stabil terhadap struktur ritme keterampilan motorik pegulat saat melakukan lemparan backbend diawali dengan tingkat kelelahan fisik pada nilai pH darah di bawah 7,2 arb. unit

Dalam hal ini, ada dua cara yang mungkin untuk meningkatkan stabilitas keterampilan motorik seniman bela diri: a) meningkatkan tingkat daya tahan khusus sedemikian rupa sehingga mereka dapat melakukan pertarungan dengan intensitas apa pun tanpa kelelahan fisik yang parah (reaksi terhadap beban tidak boleh menyebabkan pergeseran asidosis di bawah nilai pH sama dengan 7,2 unit konvensional); b) memastikan manifestasi keterampilan motorik yang stabil dalam situasi ekstrem aktivitas fisik ekstrem ketika nilai pH darah mencapai 6,9 nilai konvensional. unit Dalam kerangka arahan pertama, sejumlah besar penelitian khusus telah dilakukan, yang telah menentukan cara dan prospek nyata untuk memecahkan masalah percepatan pelatihan daya tahan khusus pada atlet seni bela diri. Mengenai permasalahan kedua, sampai saat ini belum ada perkembangan yang nyata dan signifikan secara praktis.

4. Masalah pemulihan dalam olahraga

Salah satu syarat terpenting untuk mengintensifkan proses pelatihan dan lebih meningkatkan performa olahraga adalah penggunaan sarana restoratif secara luas dan sistematis. Pemulihan rasional sangat penting selama stres fisik dan mental yang ekstrem dan mendekati maksimum - pendamping wajib dalam pelatihan dan kompetisi dalam olahraga modern. Jelasnya, penggunaan sistem sarana restoratif mengharuskan pengklasifikasian yang jelas proses restorasi dalam kondisi aktivitas olahraga.

Kekhususan perubahan pemulihan, ditentukan oleh sifat aktivitas olahraga, volume dan intensitas pelatihan dan beban kompetitif, dan rezim umum, menentukan langkah-langkah khusus yang bertujuan untuk memulihkan kinerja. NI Volkov mengidentifikasi jenis pemulihan berikut pada atlet: saat ini (pengamatan selama bekerja), mendesak (setelah akhir beban) dan tertunda (selama berjam-jam setelah selesai bekerja), serta setelah aktivitas berlebihan yang kronis (yang disebut pemulihan stres). Perlu dicatat bahwa reaksi-reaksi ini dilakukan dengan latar belakang pemulihan berkala akibat konsumsi energi dalam kondisi kehidupan normal.

Karakternya sangat ditentukan oleh keadaan fungsional tubuh. Pemahaman yang jelas tentang dinamika proses pemulihan dalam kondisi kegiatan olahraga diperlukan untuk mengatur penggunaan sarana pemulihan secara rasional. Dengan demikian, perubahan fungsional yang berkembang dalam proses pemulihan yang sedang berlangsung ditujukan untuk memastikan peningkatan kebutuhan energi tubuh, untuk mengkompensasi peningkatan konsumsi energi biologis dalam proses aktivitas otot. Transformasi metabolik menempati tempat sentral dalam pemulihan biaya energi.

Rasio pengeluaran energi tubuh dan pemulihannya selama bekerja memungkinkan kita membagi aktivitas fisik menjadi 3 rentang: 1) beban yang dukungan aerobiknya cukup untuk bekerja; 2) beban yang, bersama dengan dukungan kerja aerobik, menggunakan sumber energi anaerobik, tetapi batas peningkatan pasokan oksigen ke otot-otot yang bekerja belum terlampaui; 3) beban yang kebutuhan energinya melebihi kemampuan pemulihan arus, yang disertai dengan kelelahan yang berkembang pesat. Dalam olahraga tertentu, untuk menilai efektivitas tindakan rehabilitasi, disarankan untuk menganalisis berbagai indikator sistem neuromuskular dan menggunakan tes psikologi. Penggunaan pemeriksaan mendalam dalam praktik bekerja dengan atlet kelas atas menggunakan seperangkat alat dan metode yang luas memungkinkan kita untuk mengevaluasi efektivitas tindakan rehabilitasi sebelumnya dan menentukan taktik tindakan berikutnya. Pengujian pemulihan memerlukan pemeriksaan bertahap yang dilakukan dalam siklus pelatihan mingguan atau bulanan. Frekuensi pemeriksaan dan metode penelitian ini ditentukan oleh dokter dan pelatih tergantung pada jenis olahraga, sifat beban pada periode latihan tertentu, sarana restoratif yang digunakan dan karakteristik individu atlet.

5 . Fitur keadaan metabolisme pada manusia selama aktivitas otot

Keadaan metabolisme dalam tubuh manusia ditandai oleh banyak variabel. Dalam kondisi aktivitas otot yang intens, faktor terpenting yang menjadi sandaran keadaan metabolisme tubuh adalah penerapannya di bidang metabolisme energi. Untuk mengukur keadaan metabolisme seseorang selama kerja otot, diusulkan untuk menggunakan tiga jenis kriteria: a) kriteria kekuatan, yang mencerminkan laju konversi energi dalam proses aerobik dan anaerobik; b) kriteria kapasitas yang mencirikan cadangan energi tubuh atau total volume perubahan metabolisme yang terjadi selama bekerja; c) kriteria efisiensi yang menentukan sejauh mana energi proses aerobik dan anaerobik digunakan saat melakukan kerja otot. Perubahan kekuatan dan durasi latihan mempunyai efek yang berbeda terhadap metabolisme aerobik dan anaerobik. Indikator kekuatan dan kapasitas proses aerobik, seperti ukuran ventilasi paru, tingkat konsumsi oksigen, dan asupan oksigen selama bekerja, meningkat secara sistematis seiring dengan durasi latihan pada setiap nilai daya yang dipilih. Indikator-indikator ini meningkat secara nyata dengan meningkatnya intensitas kerja di semua interval waktu latihan. Indikator akumulasi maksimum asam laktat dalam darah dan hutang oksigen total, yang mencirikan kapasitas sumber energi anaerobik, sedikit berubah ketika melakukan latihan kekuatan sedang, tetapi meningkat secara nyata dengan meningkatnya durasi kerja pada latihan yang lebih intens.

Menarik untuk dicatat bahwa pada olahraga dengan kekuatan terendah, di mana kandungan asam laktat dalam darah tetap pada tingkat konstan sekitar 50-60 mg, hampir tidak mungkin untuk mendeteksi fraksi laktat dari hutang oksigen; Tidak ada pelepasan karbon dioksida berlebih yang terkait dengan penghancuran bikarbonat darah selama akumulasi asam laktat. Dapat diasumsikan bahwa tingkat akumulasi asam laktat dalam darah belum melebihi nilai ambang batas tersebut, di atasnya terdapat stimulasi proses oksidatif yang terkait dengan penghapusan hutang oksigen laktat. Indikator metabolisme aerobik setelah jeda singkat (sekitar 1 menit) terkait dengan latihan menunjukkan peningkatan sistemik seiring dengan bertambahnya waktu latihan.

Selama periode berjalan, terjadi peningkatan nyata dalam reaksi anaerobik yang mengarah pada pembentukan asam laktat. Peningkatan daya olah raga dibarengi dengan peningkatan proses aerobik yang proporsional. Peningkatan intensitas proses aerobik dengan peningkatan kekuatan hanya terjadi pada latihan yang durasinya melebihi 0,5 menit. Saat melakukan latihan intens jangka pendek, terjadi penurunan metabolisme aerobik. Peningkatan jumlah hutang oksigen karena pembentukan fraksi laktat dan munculnya pelepasan karbon dioksida berlebih hanya terdeteksi pada latihan yang kekuatan dan durasinya cukup untuk mengakumulasi asam laktat lebih dari 50-60 mg. %. Saat melakukan latihan kekuatan rendah, perubahan indikator proses aerobik dan anaerobik menunjukkan arah yang berlawanan, dengan peningkatan kekuatan, perubahan proses ini berubah menjadi searah.

Dalam dinamika indikator laju konsumsi oksigen dan pelepasan karbon dioksida “berlebihan” selama latihan, pergeseran fase terdeteksi, selama periode pemulihan setelah pekerjaan berakhir, terjadi sinkronisasi pergeseran indikator-indikator ini. Perubahan konsumsi oksigen dan kadar asam laktat dalam darah seiring bertambahnya waktu pemulihan setelah latihan intens jelas menunjukkan perbedaan fase. Masalah kelelahan dalam biokimia olahraga merupakan salah satu masalah yang paling sulit dan masih jauh dari penyelesaian. Dalam bentuknya yang paling umum, kelelahan dapat diartikan sebagai suatu keadaan tubuh yang terjadi akibat aktivitas yang berkepanjangan atau berat dan ditandai dengan penurunan kinerja. Secara subyektif, hal itu dirasakan oleh seseorang sebagai perasaan kelelahan lokal atau kelelahan umum. Studi jangka panjang memungkinkan kita membagi faktor biokimia yang membatasi kinerja menjadi tiga kelompok yang terkait satu sama lain.

Pertama, perubahan biokimia pada sistem saraf pusat, yang disebabkan baik oleh proses eksitasi motorik itu sendiri maupun oleh impuls proprioseptif dari perifer. Kedua, ini adalah perubahan biokimia pada otot rangka dan miokardium yang disebabkan oleh kerjanya dan perubahan trofik pada sistem saraf. Ketiga, ini adalah perubahan biokimia di lingkungan internal tubuh, tergantung pada proses yang terjadi di otot dan pengaruh sistem saraf. Ciri umum kelelahan adalah ketidakseimbangan makroerg fosfat di otot dan otak, serta penurunan aktivitas ATPase dan koefisien fosforilasi di otot. Namun kelelahan yang berhubungan dengan pekerjaan dengan intensitas tinggi dan durasi yang lama juga memiliki beberapa ciri khusus. Selain itu, perubahan biokimia selama kelelahan yang disebabkan oleh aktivitas otot jangka pendek ditandai dengan gradien yang jauh lebih besar dibandingkan dengan aktivitas otot dengan intensitas sedang, namun durasinya mendekati batas. Perlu ditekankan bahwa penurunan tajam cadangan karbohidrat tubuh, meskipun sangat penting, tidak memainkan peran yang menentukan dalam membatasi kinerja. Faktor terpenting yang membatasi kinerja adalah tingkat ATP baik di otot itu sendiri maupun di sistem saraf pusat.

Pada saat yang sama, perubahan biokimia pada organ lain, khususnya miokardium, tidak dapat diabaikan. Dengan kerja jangka pendek yang intens, kadar glikogen dan kreatin fosfat di dalamnya tidak berubah, namun aktivitas enzim oksidatif meningkat. Ketika bekerja dalam waktu lama, mungkin terjadi penurunan kadar glikogen dan kreatin fosfat, serta aktivitas enzimatik. Hal ini disertai dengan perubahan EKG yang menunjukkan proses distrofi, paling sering di ventrikel kiri dan lebih jarang di atrium. Dengan demikian, kelelahan ditandai dengan perubahan biokimia yang mendalam baik pada sistem saraf pusat maupun perifer, terutama pada otot. Selain itu, tingkat perubahan biokimia pada yang terakhir dapat diubah seiring dengan peningkatan kinerja yang disebabkan oleh efek pada sistem saraf pusat. I.M. menulis tentang sifat kelelahan saraf pusat pada tahun 1903. Sechenov. Sejak saat itu, data mengenai peran inhibisi sentral dalam mekanisme kelelahan telah berkembang. Adanya penghambatan difus pada saat kelelahan akibat aktivitas otot yang berkepanjangan tidak dapat diragukan lagi. Ia berkembang di sistem saraf pusat dan berkembang di dalamnya melalui interaksi pusat dan pinggiran dengan peran utama yang pertama. Kelelahan merupakan akibat dari perubahan-perubahan yang terjadi pada tubuh akibat aktivitas yang intens atau berkepanjangan, dan merupakan reaksi protektif yang mencegah peralihan garis gangguan fungsional dan biokimia yang berbahaya bagi tubuh dan mengancam keberadaannya.

Gangguan metabolisme protein dan asam nukleat pada sistem saraf juga berperan dalam mekanisme kelelahan. Selama berlari atau berenang dalam waktu lama dengan beban yang menyebabkan kelelahan yang signifikan, terjadi penurunan kadar RNA di neuron motorik, sedangkan selama bekerja dalam waktu lama tetapi tidak melelahkan tidak berubah atau meningkat. Karena kimia dan, khususnya, aktivitas enzim otot diatur oleh pengaruh trofik sistem saraf, dapat diasumsikan bahwa perubahan status kimia sel saraf selama perkembangan penghambatan pelindung yang disebabkan oleh kelelahan menyebabkan perubahan trofik. impuls sentrifugal, menyebabkan gangguan regulasi kimia otot.

Pengaruh trofik ini tampaknya dilakukan melalui pergerakan zat aktif biologis di sepanjang aksoplasma serat eferen, yang dijelaskan oleh P. Weiss. Secara khusus, zat protein diisolasi dari saraf perifer, yang merupakan penghambat spesifik heksokinase, mirip dengan penghambat enzim yang disekresikan oleh kelenjar hipofisis anterior. Dengan demikian, kelelahan berkembang melalui interaksi mekanisme pusat dan perifer dengan pentingnya mekanisme utama dan terpadu. Hal ini terkait dengan perubahan sel saraf dan pengaruh refleks dan humoral dari perifer. Perubahan biokimia selama kelelahan dapat bersifat umum, disertai dengan perubahan umum pada lingkungan internal tubuh dan gangguan pengaturan dan koordinasi berbagai fungsi fisiologis (selama aktivitas fisik berkepanjangan yang melibatkan massa otot yang signifikan). Perubahan-perubahan ini juga dapat bersifat lebih lokal, tidak disertai dengan perubahan umum yang signifikan, tetapi terbatas hanya pada kerja otot dan kelompok sel dan pusat saraf yang sesuai (selama pekerjaan jangka pendek dengan intensitas maksimum atau pekerjaan jangka panjang yang terbatas). jumlah otot).

Kelelahan (dan terutama rasa lelah) adalah reaksi protektif yang melindungi tubuh dari kelelahan fungsional tingkat berlebihan yang mengancam jiwa. Pada saat yang sama, ia melatih mekanisme kompensasi fisiologis dan biokimia, menciptakan prasyarat untuk proses pemulihan dan selanjutnya meningkatkan fungsi dan kinerja tubuh. Selama istirahat setelah kerja otot, rasio normal senyawa biologis dipulihkan baik di otot maupun di tubuh secara keseluruhan. Jika selama kerja otot proses katabolik yang diperlukan untuk suplai energi mendominasi, maka selama istirahat proses anabolik mendominasi. Proses anabolik memerlukan pengeluaran energi dalam bentuk ATP, oleh karena itu perubahan yang paling menonjol terjadi di bidang metabolisme energi, karena selama waktu istirahat ATP terus-menerus dikeluarkan, dan oleh karena itu, cadangan ATP harus dipulihkan. Proses anabolik pada waktu istirahat disebabkan oleh proses katabolik yang terjadi selama bekerja. Selama istirahat, ATP, kreatin fosfat, glikogen, fosfolipid, dan protein otot disintesis ulang, keseimbangan air-elektrolit tubuh kembali normal, dan struktur seluler yang rusak dipulihkan. Tergantung pada arah umum perubahan biokimia dalam tubuh dan waktu yang diperlukan untuk proses pemisahan, ada dua jenis proses pemulihan - pemulihan mendesak dan pemulihan terbengkalai. Pemulihan mendesak berlangsung 30 hingga 90 menit setelah bekerja. Selama periode pemulihan yang mendesak, produk dekomposisi anaerobik yang terakumulasi selama bekerja, terutama hutang asam laktat dan oksigen, dihilangkan. Setelah selesai bekerja, konsumsi oksigen terus meningkat dibandingkan saat istirahat. Konsumsi oksigen berlebih ini disebut hutang oksigen. Hutang oksigen selalu lebih besar daripada defisit oksigen, dan semakin tinggi intensitas dan durasi kerja, semakin signifikan perbedaannya.

Selama istirahat, konsumsi ATP untuk kontraksi otot berhenti dan kandungan ATP di mitokondria meningkat pada detik-detik pertama, yang menunjukkan transisi mitokondria ke keadaan aktif. Konsentrasi ATP meningkat, meningkatkan tingkat pra-kerja. Aktivitas enzim oksidatif juga meningkat. Namun aktivitas glikogen fosforilase menurun tajam. Asam laktat, seperti yang telah kita ketahui, merupakan produk akhir pemecahan glukosa dalam kondisi anaerobik. Pada saat awal istirahat, ketika peningkatan konsumsi oksigen tetap ada, suplai oksigen ke sistem oksidatif otot meningkat. Selain asam laktat, metabolit lain yang terakumulasi selama bekerja juga mengalami oksidasi: asam suksinat, glukosa; dan pada tahap pemulihan selanjutnya, asam lemak. Pemulihan lag berlangsung lama setelah pekerjaan selesai. Pertama-tama, ini mempengaruhi proses sintesis struktur yang digunakan selama kerja otot, serta pemulihan keseimbangan ion dan hormonal dalam tubuh. Selama masa pemulihan, cadangan glikogen menumpuk di otot dan hati; proses pemulihan ini terjadi dalam waktu 12-48 jam. Asam laktat yang memasuki darah memasuki sel hati, tempat sintesis glukosa pertama kali terjadi, dan glukosa merupakan bahan pembangun langsung glikogen sintetase, yang mengkatalisis sintesis glikogen. Proses resintesis glikogen bersifat fasik, yang didasarkan pada fenomena superkompensasi. Superkompensasi (pemulihan berlebih) adalah kelebihan cadangan zat energi selama waktu istirahat ke tingkat kerja. Superkompensasi adalah fenomena yang lumayan. Kandungan glikogen yang menurun setelah bekerja, meningkat saat istirahat tidak hanya ke tingkat awal, tetapi juga ke tingkat yang lebih tinggi. Kemudian terjadi penurunan ke level awal (ke level kerja) dan bahkan sedikit lebih rendah, dan kemudian terjadi gelombang kembali ke level semula.

Durasi fase superkompensasi tergantung pada durasi kerja dan kedalaman perubahan biokimia yang ditimbulkannya dalam tubuh. Pekerjaan jangka pendek yang kuat menyebabkan permulaan yang cepat dan penyelesaian fase superkompensasi yang cepat: ketika cadangan glikogen intramuskular dipulihkan, fase superkompensasi terdeteksi setelah 3-4 jam dan berakhir setelah 12 jam. Setelah kerja jangka panjang dengan daya sedang, superkompensasi glikogen terjadi setelah 12 jam dan berakhir antara 48 dan 72 jam setelah pekerjaan selesai. Hukum superkompensasi berlaku untuk semua senyawa dan struktur biologis yang, pada tingkat tertentu, dikonsumsi atau terganggu selama aktivitas otot dan disintesis ulang selama istirahat. Ini termasuk: kreatin fosfat, protein struktural dan enzimatik, fosfolipid, orgonella seluler (mitokondria, lisosom). Setelah resintesis cadangan energi tubuh, proses resintesis fosfolipid dan protein meningkat secara signifikan, terutama setelah kerja keras, yang disertai dengan kerusakan signifikan. Pemulihan tingkat protein struktural dan enzimatik terjadi dalam waktu 12-72 jam. Saat melakukan pekerjaan yang menyebabkan hilangnya air, cadangan air dan garam mineral harus diisi ulang selama masa pemulihan. Sumber utama garam mineral adalah makanan.

6 . Kontrol biokimia dalam seni bela diri

Selama aktivitas otot yang intens, sejumlah besar asam laktat dan piruvat terbentuk di otot, yang berdifusi ke dalam darah dan dapat menyebabkan asidosis metabolik tubuh, yang menyebabkan kelelahan otot dan disertai nyeri otot, pusing, dan mual. Perubahan metabolisme seperti itu berhubungan dengan menipisnya cadangan penyangga tubuh. Karena keadaan sistem penyangga tubuh penting dalam perwujudan kinerja fisik yang tinggi, indikator CBS digunakan dalam diagnostik olahraga. Indikator CBS yang normalnya relatif konstan antara lain: - pH darah (7,35-7,45); - pCO2 - tekanan parsial karbon dioksida (H2CO3 + CO2) dalam darah (35 - 45 mm Hg); - 5B - HSOd bikarbonat plasma darah standar, yang bila darah jenuh sempurna dengan oksigen adalah 22-26 meq/l; - BB - basa penyangga darah utuh atau plasma (43 - 53 meq/l) - indikator kapasitas seluruh sistem penyangga darah atau plasma; - L/86 - basa penyangga normal seluruh darah pada nilai fisiologis pH dan CO2 udara alveolar; - BE - kelebihan basa, atau cadangan basa (dari - 2,4 hingga +2,3 meq/l) - indikator kelebihan atau kekurangan buffer. Indikator CBS tidak hanya mencerminkan perubahan sistem penyangga darah, tetapi juga keadaan sistem pernapasan dan ekskresi tubuh. Keadaan keseimbangan asam basa (ABC) dalam tubuh ditandai dengan pH darah yang konstan (7,34-7,36).

Korelasi terbalik telah terjadi antara dinamika kandungan laktat dalam darah dan perubahan pH darah. Dengan mengubah indikator ABS selama aktivitas otot, dimungkinkan untuk memantau respons tubuh terhadap aktivitas fisik dan pertumbuhan kebugaran atlet, karena dengan kontrol biokimia ABS, salah satu indikator ini dapat ditentukan. Reaksi aktif urin (pH) berbanding lurus dengan keadaan asam basa tubuh. Dengan asidosis metabolik, keasaman urin meningkat hingga pH 5, dan dengan alkalosis metabolik menurun hingga pH 7. Tabel. Gambar 3 menunjukkan arah perubahan nilai pH urin sehubungan dengan indikator keadaan asam basa plasma. Dengan demikian, gulat sebagai salah satu cabang olahraga ditandai dengan aktivitas otot yang intensitasnya tinggi. Berkaitan dengan hal tersebut, penting untuk mengontrol pertukaran asam dalam tubuh atlet. Indikator ACS yang paling informatif adalah nilai BE - cadangan alkali, yang meningkat seiring dengan meningkatnya kualifikasi atlet, terutama yang berspesialisasi dalam olahraga kecepatan-kekuatan.

Kesimpulan

Kesimpulannya, kita dapat mengatakan bahwa latihan dan aktivitas kompetitif para seniman bela diri berlangsung pada beban maksimum pada otot-otot atlet. Pada saat yang sama, proses energi yang terjadi dalam tubuh dicirikan oleh fakta bahwa, karena durasi latihan anaerobik yang singkat, selama pelaksanaannya, fungsi sirkulasi darah dan pernapasan tidak memiliki waktu untuk mencapai hasil maksimal. Selama latihan anaerobik maksimal, atlet tidak bernapas sama sekali atau hanya berhasil menyelesaikan beberapa siklus pernapasan. Oleh karena itu, ventilasi paru “rata-rata” tidak melebihi 20-30% dari maksimum. Kelelahan dalam kegiatan pertandingan dan latihan atlet pencak silat terjadi karena beban otot yang mendekati maksimal sepanjang periode pertarungan.

Akibatnya kadar pH dalam darah meningkat, reaksi atlet dan ketahanannya terhadap serangan musuh memburuk. Untuk mengurangi kelelahan, disarankan untuk menggunakan beban anaerobik glikolitik dalam proses pelatihan. Proses jejak yang diciptakan oleh fokus dominan bisa sangat persisten dan inert, yang memungkinkan eksitasi tetap terjaga bahkan ketika sumber iritasi dihilangkan.

Setelah kerja otot berakhir, masa pemulihan atau pasca kerja dimulai. Hal ini ditandai dengan derajat perubahan fungsi tubuh dan waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikannya ke tingkat semula. Mempelajari masa pemulihan diperlukan untuk menilai tingkat keparahan pekerjaan tertentu, menentukan kesesuaiannya dengan kemampuan tubuh dan menentukan durasi istirahat yang diperlukan. Dasar biokimia keterampilan motorik pencak silat berkaitan langsung dengan perwujudan kemampuan kekuatan, yang meliputi kekuatan dinamis, eksplosif, dan isometrik. Adaptasi kerja otot dilakukan melalui kerja setiap sel atlet, berdasarkan metabolisme energi selama hidup sel. Dasar dari proses ini adalah konsumsi ATP selama interaksi ion hidrogen dan kalsium. Seni bela diri, sebagai olahraga, ditandai dengan aktivitas otot intensitas tinggi. Berkaitan dengan hal tersebut, penting untuk mengontrol pertukaran asam dalam tubuh atlet. Indikator ACS yang paling informatif adalah nilai BE - cadangan alkali, yang meningkat seiring dengan meningkatnya kualifikasi atlet, terutama yang berspesialisasi dalam olahraga kecepatan-kekuatan.

Bibliografi

1.Volkov N.I. Biokimia aktivitas otot. - M.: Olahraga Olimpiade, 2001.

2. Volkov N.I., Oleynikov V.I. Bioenergi olahraga. - M: Olahraga Soviet, 2011.

3. Maksimov D.V., Seluyanov V.N., Tabakov S.E. Pelatihan fisik seniman bela diri. - M: Divisi TVT, 2011.

Diposting di Allbest.ru

Dokumen serupa

Sistem muskuloskeletal sitoplasma. Struktur dan komposisi kimia jaringan otot. Biokimia fungsional otot. Proses bioenergi selama aktivitas otot. Biokimia latihan fisik. Perubahan biokimia pada otot dalam patologi.

manual pelatihan, ditambahkan 19/07/2009


Hakikat konsep dan fungsi utama aktivitas otot. Fase pemulihan tubuh manusia. Indikator pemulihan dan sarana yang mempercepat proses. Karakteristik fisiologis utama speed skating.

tes, ditambahkan 30/11/2008


Pemantauan biokimia dari proses pelatihan. Jenis pengendalian laboratorium. Sistem suplai energi tubuh. Fitur nutrisi untuk atlet. Cara konversi energi. Tingkat pelatihan, jenis adaptasi utama, karakteristiknya.

tesis, ditambahkan 22/01/2018


Otot sebagai organ tubuh manusia, terdiri dari jaringan otot yang mampu berkontraksi di bawah pengaruh impuls saraf, klasifikasi dan jenisnya, peran fungsionalnya. Ciri-ciri kerja otot tubuh manusia, dinamis dan statis.

presentasi, ditambahkan 23/04/2013


Massa otot rangka pada orang dewasa. Bagian aktif dari sistem muskuloskeletal. Serabut otot lurik. Struktur otot rangka, kelompok utama dan otot polos serta kerjanya. Karakteristik sistem otot yang berkaitan dengan usia.

tes, ditambahkan 19/02/2009


Analisis biokimia dalam kedokteran klinis. Protein plasma darah. Biokimia klinis penyakit hati, saluran cerna, gangguan hemostasis, anemia dan transfusi darah, diabetes melitus, penyakit endokrin.

manual pelatihan, ditambahkan 19/07/2009


Ciri-ciri sumber perkembangan jaringan otot jantung yang terletak di mesoderm prekordial. Analisis diferensiasi kardiomiosit. Ciri-ciri struktur jaringan otot jantung. Inti dari proses regenerasi jaringan otot jantung.

presentasi, ditambahkan 07/11/2012


Analisis biokimia dalam kedokteran klinis. Mekanisme patokimia dari fenomena patologis universal. Biokimia klinis untuk penyakit rematik, penyakit pada sistem pernafasan, ginjal, dan saluran pencernaan. Gangguan pada sistem hemostasis.

manual pelatihan, ditambahkan 19/07/2009


Perkembangan fisik dan mental anak pada masa neonatal dan masa bayi. Ciri-ciri anatomi dan fisiologis periode kehidupan pra-prasekolah. Perkembangan sistem otot dan rangka pada anak usia sekolah dasar. Masa pubertas pada anak.

presentasi, ditambahkan 03/10/2015


Sistem muskuloskeletal yang terbentuk dan berfungsi dengan baik adalah salah satu syarat utama bagi perkembangan anak yang baik. Kenalan dengan ciri-ciri utama sistem rangka dan otot pada anak. Ciri-ciri umum dada bayi baru lahir.

Sistem otot dan fungsinya

kontraksi, gambaran umum otot rangka)

Ada dua jenis otot: mulus(tidak disengaja) dan lurik(sewenang-wenang). Otot polos terletak di dinding pembuluh darah dan beberapa organ dalam. Mereka menyempitkan atau melebarkan pembuluh darah, memindahkan makanan sepanjang saluran pencernaan, dan mengontraksikan dinding kandung kemih. Otot lurik adalah semua otot rangka yang memberikan variasi gerakan tubuh. Otot lurik juga termasuk otot jantung, yang secara otomatis menjamin fungsi ritme jantung sepanjang hidup. Dasar otot adalah protein, yang membentuk 80–85% jaringan otot (tidak termasuk air). Properti utama jaringan otot adalah kontraktilitas, itu disediakan oleh protein otot kontraktil - aktin dan miosin.

Jaringan otot sangat kompleks. Otot mempunyai struktur berserat, setiap serabut merupakan otot dalam bentuk mini, gabungan serabut-serabut tersebut membentuk otot secara keseluruhan. serat otot, pada gilirannya, terdiri dari miofibril Setiap miofibril dibagi menjadi area terang dan gelap secara bergantian. Area gelap - protofibril terdiri dari rantai molekul yang panjang miosin, yang ringan dibentuk oleh benang protein yang lebih tipis aktin. Ketika otot dalam keadaan tidak berkontraksi (relaks), filamen aktin dan miosin hanya bergerak sebagian relatif satu sama lain, dengan masing-masing filamen miosin berlawanan dan dikelilingi oleh beberapa filamen aktin. Kemajuan yang lebih dalam relatif satu sama lain menyebabkan pemendekan (kontraksi) miofibril serat otot individu dan seluruh otot secara keseluruhan (Gbr. 2.3).

Banyak serabut saraf mendekat dan berangkat dari otot (prinsip busur refleks) (Gbr. 2.4). Serabut saraf motorik (eferen) mengirimkan impuls dari otak dan sumsum tulang belakang, menjadikan otot-otot dalam kondisi kerja; serat sensorik mengirimkan impuls ke arah yang berlawanan, menginformasikan sistem saraf pusat tentang aktivitas otot. Melalui serabut saraf simpatis, proses metabolisme di otot diatur, dimana aktivitasnya beradaptasi dengan perubahan kondisi kerja dan berbagai beban otot. Setiap otot ditembus oleh jaringan kapiler yang luas, melalui mana zat-zat yang diperlukan untuk berfungsinya otot masuk dan produk metabolisme dikeluarkan.

Otot rangka. Otot rangka merupakan bagian dari struktur sistem muskuloskeletal, melekat pada tulang rangka dan, bila berkontraksi, menggerakkan masing-masing bagian kerangka dan tuas. Mereka berperan dalam menjaga posisi tubuh dan bagian-bagiannya dalam ruang, memberikan gerakan saat berjalan, berlari, mengunyah, menelan, bernapas, dll, sekaligus menghasilkan panas. Otot rangka memiliki kemampuan untuk tereksitasi di bawah pengaruh impuls saraf. Eksitasi dilakukan pada struktur kontraktil (miofibril), yang, berkontraksi, melakukan tindakan motorik tertentu - gerakan atau ketegangan.

Beras. 2.3. Representasi skema otot.

Otot (L) terdiri dari serat otot (B), masing-masing terbuat dari miofibril (DI DALAM). miofibril (G) terdiri dari miofilamen tebal dan tipis (D). Gambar tersebut menunjukkan satu sarkomer, kedua sisinya dibatasi oleh garis: 1 - disk isotropik, 2 - disk anisotropik, 3 - daerah dengan anisotropi lebih sedikit. Media transversal multifibril (4), memberikan gambaran tentang distribusi heksagonal multifilamen tebal dan tipis

Beras. 2.4. Diagram busur refleks paling sederhana:

1 - neuron aferen (sensitif), 2 - simpul tulang belakang, 3 - interneuron, 4 .- materi abu-abu sumsum tulang belakang, 5 - neuron eferen (motorik), 6 - saraf motorik berakhir di otot; 7 - ujung saraf sensorik di kulit

Ingatlah bahwa semua otot rangka terdiri dari otot lurik. Pada manusia, ada sekitar 600 ekor dan sebagian besar berpasangan. Berat badan mereka mencapai 35-40% dari total berat badan orang dewasa. Otot rangka ditutupi bagian luarnya dengan membran jaringan ikat padat. Setiap otot mempunyai bagian aktif (otot badan) dan bagian pasif (tendon). Otot dibagi menjadi panjang, pendek Dan lebar.

Otot yang geraknya berlawanan arah disebut antagonis searah - sinergis. Otot yang sama dalam situasi berbeda dapat bertindak dalam satu kapasitas dan kapasitas lainnya. Pada manusia, bentuk gelendong dan pita lebih umum terjadi. Otot fusiform terletak dan berfungsi pada daerah formasi tulang panjang anggota badan, dapat mempunyai dua perut (otot digastrik) dan beberapa kepala (otot bisep, trisep, paha depan). Otot pita memiliki lebar yang berbeda-beda dan biasanya ikut serta dalam pembentukan korset pada dinding tubuh. Otot dengan struktur berbulu, yang memiliki diameter fisiologis besar karena banyaknya struktur otot pendek, jauh lebih kuat dibandingkan otot yang seratnya memiliki susunan linier (membujur). Yang pertama disebut otot kuat yang melakukan gerakan dengan amplitudo kecil, yang terakhir disebut otot cekatan yang berpartisipasi dalam gerakan dengan amplitudo besar. Menurut tujuan fungsional dan arah gerakan pada persendian, otot dibedakan fleksor Dan ekstensor, adduktor Dan abducens, sfingter(tekan) dan ekspander.

Kekuatan otot ditentukan oleh berat beban yang dapat diangkat hingga ketinggian tertentu (atau mampu ditahan pada eksitasi maksimum) tanpa mengubah panjangnya. Kekuatan otot bergantung pada jumlah kekuatan serat otot dan kontraktilitasnya; pada jumlah serat otot pada otot dan jumlah unit fungsional, secara bersamaan bersemangat ketika ketegangan berkembang; dari panjang otot awal(otot yang diregangkan sebelumnya mengembangkan kekuatan yang lebih besar); dari kondisi interaksi dengan tulang rangka.

Kontraktilitas otot dicirikan olehnya kekuatan absolut, itu. gaya per 1 cm 2 penampang serat otot. Untuk menghitung indikator ini, kekuatan otot dibagi berdasarkan luas diameter fisiologisnya(yaitu jumlah luas semua serat otot yang membentuk otot). Misalnya: rata-rata orang memiliki kekuatan (per 1 cm 2 penampang otot) sebesar otot gastrocnemius. - 6.24; ekstensor leher - 9.0; otot trisep brachii - 16,8 kg.

Sistem saraf pusat mengatur kekuatan kontraksi otot dengan mengubah jumlah unit fungsional yang terlibat secara bersamaan dalam kontraksi, serta frekuensi impuls yang dikirimkan kepada unit tersebut. Peningkatan frekuensi pulsa menyebabkan peningkatan tegangan.

Kerja otot. Selama proses kontraksi otot, energi kimia potensial diubah menjadi energi mekanik potensial tegangan dan energi kinetik gerak. Ada perbedaan antara pekerjaan internal dan eksternal. Pekerjaan internal dikaitkan dengan gesekan pada serat otot selama kontraksi. Pekerjaan eksternal diwujudkan ketika tubuh sendiri, beban, atau bagian tubuh individu (kerja dinamis) digerakkan dalam ruang. Hal ini ditandai dengan faktor efisiensi (efisiensi) sistem otot, yaitu rasio pekerjaan yang dilakukan terhadap total pengeluaran energi (untuk otot manusia, efisiensinya adalah 15-20%; untuk orang yang berkembang secara fisik dan terlatih, angka ini sedikit lebih tinggi).

Dengan usaha statis (tanpa gerak), kita tidak dapat berbicara tentang usaha dari sudut pandang fisika, tetapi tentang usaha, yang harus dinilai dengan biaya energi fisiologis tubuh.

Otot sebagai organ. Secara umum otot sebagai suatu organ merupakan suatu bentukan struktur kompleks yang menjalankan fungsi tertentu dan terdiri dari 72-80% air dan 16-20% materi padat. Serat otot terdiri dari miofibril dengan inti sel, ribosom, mitokondria, retikulum sarkoplasma, formasi saraf sensitif - proprioseptor dan elemen fungsional lainnya yang menyediakan sintesis protein, fosforilasi oksidatif dan resintesis asam adenosin trifosfat, pengangkutan zat di dalam sel otot, dll. selama berfungsinya serat otot. Pembentukan struktural dan fungsional otot yang penting adalah unit motorik, atau neuromotor, yang terdiri dari satu neuron motorik dan serat otot yang dipersarafi olehnya. Ada unit motorik kecil, sedang dan besar tergantung pada jumlah serat otot yang terlibat dalam tindakan kontraksi.

Suatu sistem lapisan dan membran jaringan ikat menghubungkan serat otot menjadi satu sistem kerja, yang dengan bantuan tendon, meneruskan gaya traksi yang terjadi selama kontraksi otot ke tulang kerangka.

Seluruh otot ditembus oleh jaringan pembuluh darah dan cabang limfatik yang luas. pengisap. Serabut otot merah memiliki jaringan pembuluh darah yang lebih padat dibandingkan putih. Mereka memiliki persediaan glikogen dan lipid yang besar, dicirikan oleh aktivitas tonik yang signifikan, kemampuan untuk menahan stres yang berkepanjangan dan melakukan pekerjaan dinamis yang berkepanjangan. Setiap serat merah memiliki lebih banyak mitokondria daripada serat putih - penghasil dan pemasok energi, dikelilingi oleh 3-5 kapiler, dan ini menciptakan kondisi untuk suplai darah yang lebih intens ke serat merah dan proses metabolisme tingkat tinggi.

Serabut otot putih memiliki miofibril yang lebih tebal dan kuat dibandingkan miofibril serabut merah; miofibril berkontraksi dengan cepat, namun tidak mampu melakukan ketegangan yang berkepanjangan. Mitokondria materi putih hanya memiliki satu kapiler. Kebanyakan otot mengandung serat merah dan putih dalam proporsi yang bervariasi. Ada juga serat otot Tonik(mampu menimbulkan eksitasi lokal tanpa penyebarannya); fase,.mampu merespons gelombang eksitasi yang menyebar dengan kontraksi dan relaksasi; transisi, menggabungkan kedua properti.

Pompa otot- konsep fisiologis yang terkait dengan fungsi otot dan pengaruhnya terhadap suplai darahnya sendiri. Tindakan utamanya dimanifestasikan sebagai berikut: selama kontraksi otot rangka, aliran darah arteri ke otot tersebut melambat dan aliran keluarnya melalui vena meningkat; selama periode relaksasi, aliran keluar vena menurun, dan aliran masuk arteri mencapai maksimum. Pertukaran zat antara darah dan cairan jaringan terjadi melalui dinding kapiler.

Beras. 2.5. Representasi skematis dari proses yang terjadi di

bersinaps saat eksitasi:

1 - vesikel sinaptik, 2 - membran prasinaps, 3 - penengah, 4 - membran pasca-sinaptik, 5 - celah sinaptik

Mekanisme otot Fungsi otot diatur oleh berbagai macam pengurangan departemen sistem saraf pusat (SSP), yang sangat menentukan sifat aktivitas serbaguna mereka

(fase gerakan, ketegangan tonik, dll). Reseptor Alat motorik menimbulkan serabut aferen penganalisis motorik, yang membentuk 30-50% serabut saraf campuran (aferen-eferen) yang menuju ke sumsum tulang belakang. Kontraksi otot Menyebabkan impuls yang menjadi sumber sensasi otot - kinestesi.

Perpindahan eksitasi dari serabut saraf ke serabut otot terjadi melalui sambungan neuromuskular(Gbr. 2.5), yang terdiri dari dua membran yang dipisahkan oleh celah - prasinaps (asal saraf) dan pascasinaps (asal otot). Saat terkena impuls saraf, kuanta asetilkolin dilepaskan, yang menyebabkan munculnya potensi listrik yang dapat merangsang serat otot. Kecepatan transmisi impuls saraf melalui sinapsis ribuan kali lebih kecil dibandingkan di serabut saraf. Ia melakukan eksitasi hanya ke arah otot. Biasanya, hingga 150 impuls dapat melewati sambungan neuromuskular mamalia dalam satu detik. Dengan kelelahan (atau patologi), mobilitas ujung neuromuskular menurun, dan sifat impuls dapat berubah.

Kimia dan energi kontraksi otot. Kontraksi dan ketegangan otot dilakukan karena energi yang dilepaskan selama transformasi kimia yang terjadi ketika memasuki

otot dengan impuls saraf atau menyebabkan iritasi langsung padanya. Transformasi kimia pada otot terjadi sebagai dengan adanya oksigen(dalam kondisi aerobik) dan dalam ketidakhadirannya(dalam kondisi anaerobik).

Pembelahan dan resintesis asam adenosin trifosfat (ATP). Sumber energi utama untuk kontraksi otot adalah pemecahan ATP (ditemukan di membran sel, retikulum, dan filamen miosin) menjadi asam adenosin difosfat (ADP) dan asam fosfat. Dalam hal ini, 10.000 kal dilepaskan dari setiap gram molekul ATP:

ATP = ADP + H3PO4 + 10.000 kal.

Selama transformasi lebih lanjut, ADP mengalami defosforilasi menjadi asam adenilat. Pemecahan ATP dirangsang oleh enzim protein aktomiosin (adenosin triphosphatase). Ia tidak aktif saat istirahat; ia diaktifkan ketika serat otot tereksitasi. Pada gilirannya, ATP bekerja pada filamen miosin, meningkatkan ekstensibilitasnya. Aktivitas aktomiosin meningkat di bawah pengaruh ion Ca, yang saat istirahat terletak di retikulum sarkoplasma.

Cadangan ATP di otot tidak signifikan dan, untuk mempertahankan aktivitasnya, diperlukan resintesis ATP yang berkelanjutan. Hal ini terjadi karena energi yang diperoleh dari pemecahan kreatin fosfat (CrP) menjadi kreatin (Cr) dan asam fosfat (fase anaerobik). Dengan bantuan enzim, gugus fosfat dari KrP dengan cepat ditransfer ke ADP (dalam seperseribu detik). Dalam hal ini, untuk setiap mol CrP, 46 kJ dilepaskan:

Dengan demikian, proses terakhir yang menyediakan seluruh pengeluaran energi otot adalah proses oksidasi. Sementara itu, aktivitas otot jangka panjang hanya mungkin terjadi jika terdapat pasokan oksigen yang cukup Kandungan zat yang mampu melepaskan energi berangsur-angsur berkurang dalam kondisi anaerobik. Selain itu, asam laktat menumpuk; pergeseran reaksi ke sisi asam mengganggu reaksi enzimatik dan dapat menyebabkan penghambatan dan disorganisasi metabolisme serta penurunan kinerja otot. Kondisi serupa terjadi pada tubuh manusia saat bekerja dengan intensitas (tenaga) maksimum, submaksimal, dan tinggi, misalnya saat lari jarak pendek dan menengah. Karena hipoksia yang berkembang (kekurangan oksigen), ATP tidak sepenuhnya pulih, timbul apa yang disebut hutang oksigen dan akumulasi asam laktat.

Resintesis aerobik ATP(sinonim: fosforilasi oksidatif, respirasi jaringan) - 20 kali lebih efektif dibandingkan pembangkitan energi anaerobik. Bagian asam laktat yang terakumulasi selama aktivitas anaerobik dan dalam proses kerja jangka panjang dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air (1/4-1/6), energi yang dihasilkan digunakan untuk memulihkan sisa asam laktat menjadi glukosa dan glikogen, sambil memastikan resintesis ATP dan KrF. Energi proses oksidatif juga digunakan untuk resintesis karbohidrat yang diperlukan otot untuk aktivitas langsungnya.

Secara umum, karbohidrat memberikan jumlah energi terbesar untuk kerja otot. Misalnya, selama oksidasi glukosa aerobik, 38 molekul ATP terbentuk (sebagai perbandingan: selama pemecahan karbohidrat secara anaerobik, hanya 2 molekul ATP yang terbentuk).

Waktu penerapan jalur aerobik Pembentukan ATP 3-4 menit (untuk orang terlatih - hingga 1 menit), tenaga maksimal 350-450 kal/menit/kg, waktu mempertahankan tenaga maksimal puluhan menit. Jika pada saat istirahat laju resintesis aerobik ATP rendah, maka pada saat aktivitas fisik tenaganya menjadi maksimal dan pada saat yang sama jalur aerobik dapat bekerja berjam-jam. Ini juga sangat ekonomis: selama proses ini terjadi dekomposisi mendalam dari zat awal menjadi produk akhir CO2 dan NaO. Selain itu, jalur aerobik resintesis ATP dibedakan berdasarkan keserbagunaannya dalam penggunaan substrat: semua zat organik tubuh dioksidasi (asam amino, protein, karbohidrat, asam lemak, badan keton, dll.).

Namun, metode resintesis ATP aerobik juga memiliki kelemahan: 1) memerlukan konsumsi oksigen, yang pengirimannya ke jaringan otot disediakan oleh sistem pernapasan dan kardiovaskular, yang secara alami terkait dengan ketegangannya; 2) segala faktor yang mempengaruhi keadaan dan sifat membran mitokondria mengganggu pembentukan ATP; 3) perkembangan pembentukan ATP aerobik memakan waktu lama dan daya rendah.

Aktivitas otot yang dilakukan di sebagian besar olahraga tidak dapat sepenuhnya disediakan oleh proses aerobik sintesis ulang ATP, dan tubuh terpaksa juga memasukkan metode pembentukan ATP anaerobik, yang memiliki waktu penyebaran lebih singkat dan kekuatan proses maksimum yang lebih besar ( yaitu jumlah ATP terbesar, "dibentuk per satuan waktu) - 1 mol ATP sama dengan 7,3 kal, atau 40 J (1 kal == 4,19 J).

Kembali ke proses pembentukan energi anaerobik, harus diklarifikasi bahwa proses tersebut terjadi setidaknya dalam dua jenis reaksi: 1. Kreatin fosfokinase - ketika CrP dibelah, gugus fosfor yang ditransfer ke ADP, sehingga mensintesis ulang ATP. Tetapi cadangan kreatin fosfat di otot kecil dan ini menyebabkan hilangnya reaksi jenis ini dengan cepat (dalam 2-4 detik). 2. Glikolitik(glikolisis) - berkembang lebih lambat, dalam 2-3 menit setelah kerja intensif. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi cadangan glikogen otot dan glukosa darah. Energi dari proses ini cukup untuk beberapa menit kerja keras. Pada tahap ini, tahap pertama fosforilasi glikogen selesai dan persiapan untuk proses oksidatif terjadi. Kemudian tibalah tahap kedua dari reaksi glikolitik - dehidrogenasi dan tahap ketiga - reduksi ADP menjadi ATP. Reaksi glikolitik berakhir dengan pembentukan dua molekul asam laktat, setelah itu proses pernapasan terjadi (dalam 3-5 menit kerja), ketika asam laktat (laktat), yang terbentuk selama reaksi anaerobik, mulai teroksidasi.

Indikator biokimia untuk menilai jalur anaerobik kreatin fosfat dari resintesis ATP adalah koefisien kreatinin dan hutang oksigen alaktik (tanpa asam laktat). Rasio kreatinin- adalah ekskresi kreatinin urin per hari per 1 kg berat badan. Pada pria, ekskresi kreatinin berkisar antara 18-32 mg/hari x kg, dan pada wanita - 10-25 mg/hari x kg. Ada hubungan linier antara kandungan kreatin fosfat dan pembentukan kreatinin. Oleh karena itu, dengan menggunakan koefisien kreatinin, kemampuan potensial jalur resintesis ATP ini dapat dinilai.

Perubahan biokimia dalam tubuh disebabkan oleh penumpukan asam laktat sebagai akibat dari glikolisis. Jika dalam keadaan istirahat sebelum dimulainya aktivitas serviks konsentrasi laktat dalam darah adalah 1-2 mmol/l, kemudian setelah olahraga intens jangka pendek selama 2-3 menit nilainya bisa mencapai 18-20 mmol/l. Indikator lain yang mencerminkan akumulasi asam laktat dalam darah adalah hitung darah(pH): saat istirahat 7,36, setelah olahraga menurun menjadi 7,0 atau lebih. Akumulasi laktat dalam darah menentukannya cadangan basa - komponen basa dari semua sistem penyangga darah.

Berakhirnya aktivitas otot yang intens disertai dengan penurunan konsumsi oksigen - awalnya secara tajam, kemudian secara bertahap. Dalam hal ini, mereka menyoroti dua komponen hutang oksigen: cepat (alaktat) dan lambat (laktat). Laktat - ini adalah jumlah oksigen yang digunakan setelah pekerjaan selesai untuk menghilangkan asam laktat: sebagian kecil dioksidasi menjadi J-bO dan COa, sebagian besar diubah menjadi glikogen. Transformasi ini memerlukan sejumlah besar ATP, yang terbentuk secara aerobik karena oksigen yang menyusunnya utang laktat. Metabolisme laktat terjadi di sel hati dan miokard.

Jumlah oksigen yang diperlukan untuk memastikan kerja yang dilakukan sepenuhnya disebut kebutuhan oksigen. Misalnya pada lomba lari 400 m, kebutuhan oksigen kurang lebih 27 liter. Waktu tempuh lari pada level rekor dunia ini sekitar 40 detik. Penelitian menunjukkan bahwa selama ini atlet menyerap 3-4 liter 02. Oleh karena itu, 24 liter adalah total utang oksigen(sekitar 90% dari kebutuhan oksigen), yang dihilangkan setelah balapan.

Pada lomba lari 100 m, hutang oksigen bisa mencapai 96% dari kebutuhan. Pada lari 800 m, jumlah reaksi anaerobik sedikit menurun - menjadi 77%, pada lari 10.000 m - menjadi 10%, mis. sebagian besar energi disuplai melalui reaksi pernapasan (aerobik).

Mekanisme relaksasi otot. Segera setelah impuls saraf berhenti memasuki serat otot, ion Ca2, di bawah aksi yang disebut pompa kalsium, karena energi ATP, masuk ke dalam tangki retikulum sarkoplasma dan konsentrasinya di sarkoplasma menurun ke aslinya. tingkat. Hal ini menyebabkan perubahan konformasi troponin, yang dengan memfiksasi tropomiosin pada area tertentu filamen aktin, tidak memungkinkan terbentuknya jembatan silang antara filamen tebal dan tipis. Karena kekuatan elastis yang timbul selama kontraksi otot pada benang kolagen yang mengelilingi serat otot, ia kembali ke keadaan semula setelah relaksasi. Dengan demikian, proses relaksasi atau relaksasi otot, serta proses kontraksi otot, dilakukan dengan menggunakan energi hidrolisis ATP.

Selama aktivitas otot, proses kontraksi dan relaksasi terjadi secara bergantian pada otot, oleh karena itu kualitas kecepatan-kekuatan otot sama-sama bergantung pada kecepatan kontraksi otot dan kemampuan otot untuk berelaksasi.

Ciri-ciri singkat serat otot polos. Serabut otot polos kekurangan miofibril. Filamen tipis (aktin) terhubung ke sarkolema, filamen tebal (miosin) terletak di dalam sel otot. Serabut otot polos juga tidak memiliki wadah berisi ion Ca. Di bawah pengaruh impuls saraf, ion Ca perlahan memasuki sarkoplasma dari cairan ekstraseluler dan juga perlahan keluar setelah impuls saraf berhenti tiba. Oleh karena itu, serat otot polos berkontraksi perlahan dan berelaksasi perlahan.

Gambaran umum kerangka otot manusia. Otot-otot batang tubuh(Gbr. 2.6 dan 2.7) meliputi otot-otot dada, punggung dan perut. Otot-otot dada terlibat dalam pergerakan anggota tubuh bagian atas, dan juga memberikan gerakan pernapasan yang disengaja dan tidak disengaja. Otot-otot pernapasan dada disebut otot interkostal eksternal dan internal. Otot pernapasan juga termasuk diafragma. Otot punggung terdiri dari otot superfisial dan dalam. Yang dangkal memberikan beberapa gerakan pada anggota tubuh bagian atas, kepala dan leher. Yang dalam ("penyearah batang") melekat pada proses spinosus tulang belakang dan meregang di sepanjang tulang belakang. Otot punggung berperan dalam menjaga posisi vertikal tubuh, dengan ketegangan (kontraksi) yang kuat menyebabkan tubuh membungkuk ke belakang. Otot perut menjaga tekanan di dalam rongga perut (perut), berpartisipasi dalam beberapa gerakan tubuh (menekukkan batang tubuh ke depan, menekuk dan memutar ke samping), dan selama proses pernapasan.

Otot kepala dan leher - meniru, mengunyah dan menggerakkan kepala dan leher. Otot-otot wajah menempel pada salah satu ujung tulang, ujung lainnya menempel pada kulit wajah, sebagian dapat bermula dan berakhir di kulit. Otot wajah memberikan pergerakan pada kulit wajah, mencerminkan berbagai keadaan mental seseorang, mengiringi pembicaraan dan penting dalam komunikasi. Ketika otot pengunyah berkontraksi, hal ini menyebabkan rahang bawah bergerak maju dan ke samping. Otot leher terlibat dalam gerakan kepala. Kelompok otot posterior, termasuk otot bagian belakang kepala, dengan kontraksi tonik (dari kata “nada”) menjaga kepala tetap dalam posisi tegak.

Beras. 2.6. Otot-otot bagian anterior tubuh (menurut Sylvanovich):

1 - otot temporal, 2 - otot maseter, 3 - otot sternokleidomastoid, 4 - otot pektoralis mayor, 5 - otot tak sama panjang tengah, b - otot miring luar perut, 7 - luas medialis, 8 - luas lateralis, 9 - otot rektus femoris, 10 - sartorius, 11 - otot lunak 12 - otot perut miring internal, 13 - otot rektus abdominis, 14 - otot bisep brachii, 15 ~ otot interkostal eksternal, 16 - otot orbicularis oris, 17 - otot orbicularis oculi, 18 - otot frontalis

Otot-otot tungkai atas memberikan gerakan pada korset bahu, bahu, lengan bawah serta menggerakkan tangan dan jari. Otot antagonis utama adalah otot bisep (fleksor) dan trisep (ekstensor) bahu. Pergerakan anggota tubuh bagian atas dan, yang terpenting, tangan sangat beragam. Hal ini disebabkan karena tangan berfungsi sebagai alat kerja manusia.

Beras. 2.7. Otot-otot bagian belakang tubuh (menurut Sylvanovich):

1 - otot belah ketupat, 2 - batang penyearah, 3 - otot dalam otot gluteal, 4 - otot bisep femoris, 5 - otot betis, 6 - tendon Achilles, 7 - otot gluteus maximus, 8 - otot latissimus skipae, 9 - berbentuk delta, 10 - otot trapezius

Otot-otot ekstremitas bawah memberikan gerakan pinggul, tungkai bawah dan kaki. Otot paha berperan penting dalam menjaga posisi tubuh tegak, namun pada manusia lebih berkembang dibandingkan pada vertebrata lainnya. Otot-otot yang melakukan gerakan tungkai bawah terletak di paha (misalnya otot paha depan yang fungsinya untuk memanjangkan tungkai bawah pada sendi lutut; antagonis otot ini adalah otot bisep femoris). Kaki dan jari kaki digerakkan oleh otot-otot yang terletak di tungkai bawah dan kaki. Fleksi jari-jari kaki dilakukan dengan kontraksi otot-otot yang terletak pada telapak kaki, dan ekstensi oleh otot-otot permukaan anterior tungkai dan kaki. Banyak otot paha, tungkai dan kaki yang terlibat dalam menjaga tubuh manusia dalam posisi tegak.

Dalam fisiologi olahraga, merupakan kebiasaan untuk membedakan dan membagi aktivitas otot menjadi zona kekuatan: maksimum, submaksimal, tinggi dan sedang. Ada juga pembagian kerja otot lain tergantung pada mekanisme utama suplai energi: di zona suplai energi anaerobik, campuran, dan aerobik.

Dalam setiap kerja otot, pertama-tama, seseorang harus membedakan antara fase awal (awal) dan kelanjutannya. Waktu dimulainya fase tergantung pada intensitas pekerjaan: semakin lama pekerjaan, semakin intens fase awal dan semakin jelas perubahan biokimia pada otot selama fase tersebut.

Pada detik-detik pertama kerja, otot menerima oksigen lebih sedikit dari yang dibutuhkan. Semakin tinggi intensitas kerja dan semakin tinggi kebutuhan oksigen, semakin besar kekurangan oksigen. Oleh karena itu, pada fase awal, resintesis ATP terjadi secara eksklusif secara anaerobik karena reaksi kreatin kinase dan glikolisis.

Jika intensitas kerja otot maksimal dan durasinya pendek, maka berakhir pada fase awal ini. Dalam hal ini, kebutuhan oksigen tidak akan terpenuhi.

Ketika bekerja pada intensitas submaksimal tetapi untuk durasi yang lebih lama, perubahan biokimia pada fase awal akan menjadi kurang dramatis, dan fase awal itu sendiri akan dipersingkat. Dalam hal ini, konsumsi oksigen akan mencapai MPC (nilai maksimum yang mungkin), namun kebutuhan oksigen masih belum terpenuhi. Dalam kondisi tersebut, tubuh mengalami kekurangan oksigen. Pentingnya jalur kreatin kinase akan berkurang, glikolisis akan berlangsung cukup intensif, namun mekanisme resintesis ATP aerobik sudah diaktifkan. Proses glikolisis terutama akan melibatkan glukosa yang dibawa oleh darah dari hati, dan bukan glukosa yang terbentuk dari glikogen otot.

Selama kerja otot dengan intensitas lebih rendah dan durasi lebih lama, setelah fase awal jangka pendek, resintesis ATP didominasi oleh mekanisme aerobik, yang merupakan konsekuensi dari terciptanya keseimbangan sejati antara kebutuhan oksigen dan suplai oksigen. Terjadi peningkatan dan stabilisasi kadar ATP pada serat otot, namun kadar ini lebih rendah dibandingkan saat istirahat. Selain itu, ada sedikit peningkatan kadar kreatin fosfat.

Jika, selama kerja otot yang berkepanjangan, kekuatannya meningkat tajam, maka fenomena yang sama diamati seperti pada fase awal. Peningkatan daya operasi secara alami menyebabkan peningkatan kebutuhan oksigen, yang tidak dapat dipenuhi secara instan. Akibatnya, mekanisme anaerobik resintesis ATP diaktifkan.

Mari kita perhatikan urutan waktu aktivasi berbagai jalur resintesis ATP. Dalam 2-3 detik pertama kerja otot, suplai energinya disebabkan oleh pemecahan ATP otot. Dari 3 hingga 20 detik, resintesis ATP terjadi karena pemecahan kreatin fosfat. Kemudian, 30-40 detik dari awal kerja otot, glikolisis mencapai intensitas terbesarnya. Selanjutnya, proses fosforilasi oksidatif mulai memainkan peran yang semakin penting dalam penyediaan energi (Gbr. 10).

Gambar 10. Partisipasi berbagai sumber energi dalam pasokan energi aktivitas otot, tergantung pada durasinya: 1 - pemecahan ATP, 2 - pemecahan kreatin fosfat,

3 – glikolisis, 4 – oksidasi aerobik

Kekuatan produksi energi aerobik diperkirakan dengan nilai MIC. Statistik menunjukkan bahwa laki-laki rata-rata memiliki BMD lebih tinggi dibandingkan perempuan. Bagi atlet, nilai ini jauh lebih tinggi dibandingkan bagi orang yang tidak terlatih. Di antara atlet dari berbagai spesialisasi, nilai VO2 max tertinggi diamati pada pemain ski dan pelari jarak jauh.

Aktivitas fisik yang sistematis menyebabkan peningkatan jumlah mitokondria dalam sel otot dan peningkatan jumlah dan aktivitas enzim rantai pernapasan. Hal ini menciptakan kondisi untuk penggunaan oksigen yang masuk secara lebih lengkap dan pasokan energi yang lebih sukses dalam tubuh yang terlatih.

Dengan latihan teratur, jumlah pembuluh darah yang memasok darah ke otot meningkat. Hal ini menciptakan sistem yang lebih efisien untuk memasok otot dengan oksigen dan glukosa, serta membuang produk limbah. Selama latihan jangka panjang, sistem peredaran darah dan pernafasan beradaptasi sedemikian rupa sehingga hutang oksigen yang muncul setelah latihan pertama selanjutnya dapat dikompensasi sepenuhnya. Kemampuan otot untuk bekerja dalam jangka waktu lama biasanya bergantung pada kecepatan dan efisiensi penyerapan dan penggunaan oksigen.

KESIMPULAN

Kajian proses biokimia selama aktivitas otot penting tidak hanya untuk biokimia olahraga, biologi, fisiologi, tetapi juga untuk kedokteran, karena mencegah kelelahan, meningkatkan kemampuan tubuh, serta mempercepat proses pemulihan merupakan aspek penting dalam menjaga dan memperkuat kesehatan otot. populasi.

Penelitian biokimia mendalam pada tingkat molekuler berkontribusi untuk meningkatkan metode pelatihan, menemukan cara paling efektif untuk meningkatkan kinerja, mengembangkan cara untuk merehabilitasi atlet, serta menilai kebugaran mereka dan merasionalisasi nutrisi.

Selama aktivitas otot dengan kekuatan yang berbeda-beda, proses metabolisme hormon berubah sampai tingkat tertentu, yang pada gilirannya mengatur perkembangan perubahan biokimia dalam tubuh sebagai respons terhadap aktivitas fisik. Peran penting milik nukleotida siklik sebagai pembawa pesan kedua hormon dan neurotransmiter dalam pengaturan metabolisme intraseluler, serta pengaturan aktivitas fungsional otot.

Berdasarkan data literatur, kami yakin bahwa tingkat perubahan proses biokimia dalam tubuh bergantung pada jenis latihan yang dilakukan, kekuatan dan durasinya.

Analisis literatur khusus memungkinkan untuk mempelajari perubahan biokimia dalam tubuh atlet selama kerja otot. Pertama-tama, perubahan ini berkaitan dengan mekanisme produksi energi aerobik dan anaerobik, yang bergantung pada jenis kerja otot yang dilakukan, kekuatan dan durasinya, serta pada pelatihan atlet. Perubahan biokimia selama aktivitas otot diamati di seluruh organ dan jaringan tubuh, yang menunjukkan tingginya dampak latihan fisik pada tubuh.

Menurut literatur, mekanisme pasokan energi anaerobik (bebas oksigen) dan aerobik (dengan partisipasi oksigen) untuk aktivitas otot ditunjukkan. Mekanisme anaerobik menyediakan energi yang lebih besar selama latihan kekuatan maksimum dan submaksimal, karena memiliki tingkat penyebaran yang cukup tinggi. Mekanisme aerobik adalah yang utama selama kerja jangka panjang dengan kekuatan tinggi dan sedang, ini adalah dasar biokimia dari daya tahan umum, karena kapasitas metabolismenya hampir tidak terbatas.

Perubahan biokimia dalam tubuh saat melakukan latihan dengan intensitas yang bervariasi ditentukan oleh kandungan produk metabolisme otot dalam darah, urin, udara yang dihembuskan, serta langsung di otot.

DAFTAR REFERENSI YANG DIGUNAKAN

1. Brinzak V.P.Studi tentang perubahan keseimbangan asam-basa dalam perkembangan hipoksemia arteri selama aktivitas otot: Abstrak...kandidat ilmu biologi. - Tartu, 1979. - 18 hal.

2. Viru A. A., Kyrge P. K. Hormon dan performa olahraga - M; Pendidikan jasmani dan olah raga, 1983 - 159 hal.

3. Volkov N. I. Adaptasi metabolisme energi pada manusia terhadap efek aktivitas fisik selama olahraga sistematis // Fisiol masalah adaptasi: Abstrak. - Tartu, 1984 - 94 hal.

4. Volkov N.I., Nesen E.N., Osipenko A.A., Korsun S.N. Biokimia aktivitas otot: buku teks untuk IFK-Olymp.lit-ra, 2000.- 503 hal.

5. Gorokhov A. L. Kandungan katekolamin dalam darah dan otot serta hubungannya dengan biokimia. perubahan tubuh selama aktivitas otot//Ukr.biokhim.zhur. - 1971- T.43, No.2 - 189 hal.

6. Gusev N. B. Fosforilasi protein myofibrillar dan regulasi aktivitas kontraktil // Kemajuan dalam kimia biologi. - 1984. - T.25 - 27 hal.

7. Kalinsky M.I.Keadaan sistem adenilat siklase otot rangka selama latihan fisik: Tr. Universitas Tartu. - Tartu, 1982. - 49 hal.

8. Kalinsky M.I., Kononenko V.Ya. Fitur metabolisme katekolamin selama aktivitas otot dalam tubuh yang terlatih: Bahan dari Soviet-Amer. Gejala. Tentang biokimia olahraga. - L., - 1974.- 203 hal.

9. Kalinsky M.I., Kursky M.D., Osipenko A.A. Mekanisme adaptasi biokimia selama aktivitas otot. - K.: Sekolah Wischa. Kepala penerbit, 1986. - 183 hal.

10. Kalinsky M.I., Rogozkin V.A. Biokimia aktivitas otot. - K.:Kesehatan, 1989. - 144 hal.

11.Kursky M.D. Transportasi kalsium dan peran fosforilasi yang bergantung pada cAMP dalam regulasinya // Ukr. biokimia. majalah - 1981. - T.53, No.2. - 86 detik.

12. Matlina E.Sh., Kassil G.N. Metabolisme katekolamin selama aktivitas fisik pada manusia dan hewan // Kemajuan dalam fiziol.nauk. - 1976. - T.7, No.2. - 42 detik.

13. Meerson F. Z. Adaptasi jantung terhadap beban berat dan gagal jantung. - M: Nauka, 1975. - 263 hal.

14. Menshikov V.V. dan lain-lain Fungsi endokrin pankreas selama aktivitas fisik//Uch. pertengkaran. Universitas Tartu. - 1981. - Edisi 562. - 146 hal.

15. Panin L. E. Mekanisme stres biokimia. - Novosibirsk: Sains, 1984. - 233 hal.

16. Rogozkin V. A. Tentang pengaturan metabolisme otot rangka selama fungsi sistematisnya // Metabolisme dan biokimia. penilaian kebugaran seorang atlet: Materi Sov. - Amer. sim. - L., 1974. - 90 hal.

17. Saene TP Aktivitas Actomyosin ATPase otot jantung dan rangka selama latihan fisik. pelatihan//Akun. Universitas Tartu. - 1980. - Edisi 543. - 94 detik.

18. Thomson K.E. Pengaruh aktivitas otot pada homeostasis tiroid tubuh//Uch.zap. Universitas Tartu. - 1980. - Edisi 543. -116 detik.

19. Haydarliu S.Kh. Biokimia fungsional adaptasi. - Chisinau: Shtiintsa, 1984. - 265 hal.

20. Hochachka P., Somero D. Strategi adaptasi biokimia. - M: Mir, 1977. - 398 hal.

21. Chernov V.D. Pertukaran yodium pada jaringan tikus selama latihan fisik//Ukr. biokimia. majalah - 1981. - T.53№6. - 86 detik.

22. Shmalgauzen I.I. Pengaturan pembentukan bentuk dalam perkembangan individu. - M: Sains. 1964. - 156 hal.

23. Eller A.K. Pentingnya glukokortikoid dalam pengaturan metabolisme protein dan mekanisme kerjanya di miokardium selama aktivitas otot: Abstrak disertasi. Sains. - Tartu, 1982. - 24 detik.

24. Yakovlev N.N. Biokimia olahraga. - M: Budaya Jasmani dan Olahraga, 1974. - 288 hal.

25. Yakovlev N.N. Pengaruh aktivitas otot terhadap protein otot, kandungan retikulum sarkoplasma dan penyerapan Ca 2+ // Ukr. biokimia. majalah - 1978. - T.50, No.4. - 442 hal.