Работа 1. Исследование краткосрочной и долгосрочной

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

Учебно-методическое пособие

для проведения лабораторных работ

Кострома

КГУ им. Н. А. Некрасова

ББК 28.903 я 73-1

У-912

К

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом

КГУ имени Н. А. Некрасова

Рецензенты:

Л. П. Соловьева, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии и физиологии животных КГСХА;

О. Б. Стрелец, кандидат медицинских наук, доцент,

врач высшей категории

Кузьмин А.Ф.

К	Физиология человека : учебно-методическое пособие для проведения лабораторных работ / А. Ф. Кузьмин, М. Д. Онегина, Н. В. Тихомирова. – Кострома : КГУ им. Н. А. Некрасова, 2015. –188с.

Лабораторные занятия, представленные в пособии, соответствуют государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по физиологии для специальности 44.03.01 «Физическая культура» Каждая практическая работа предваряется современным теоретическим материалом, позволяющим объяснить полученные экспериментальные данные.

Пособие предназначено для студентов Института культуры и искусств, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ…Направление подготовки Педагогическое образование Профиль подготовки: физическая культура

(УКАЗАТЬ НОМЕР, ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ).

ББК 28.903 я 73-1

© А. Ф. Кузьмин, 2015

© М. Д. Онегина, 2015

© Н. В. Тихомирова, 2015

© КГУ им. Н. А. Некрасова, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение......................................................................................................................................

Тема 1. Физиология нервной системы..................................................................................

Работа 1. Изучение спинномозговых рефлексов и их рецептивных полей...................

Работа 2. Сеченовское торможение....................................................................................

Тема 2. Физиология двигательного аппарата.....................................................................

Работа 1. Измерение силы мышц и силовой выносливости............................................

Тема 3. Физиология системы крови......................................................................................

Работа 1. Определение тромбогенной активности крови................................................

Работа 2. Определение скорости оседания эритроцитов (СОЭ).....................................

Работа 3. Определение группы крови человека................................................................

Работа 4. Определение резистентности (наблюдение гемолиза) эритроцитов.............

Тема 4. Физиология иммунной системы..............................................................................

Тема 5. Физиология дыхания.................................................................................................

Работа 1. Обнаружение углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе........

Работа 2. Спирометрия. определение с помощью спирометра жизненной емкости легких и составляющих ее объемов....................................................................................................

Работа 3. Измерение объемной скорости воздушного потока при вдохе и выдохе с помощью пневмотахометра..................................................................................................................

Тема 6. Сердечно-сосудистая система...................................................................................

Работа 1. Функциональная характеристика сердечно-сосудистой системы человека..

Работа 2. Электрокардиография..........................................................................................

Тема 7. Физиология системы пищеварения........................................................................

Тема 8. Белковый и минеральный обмен............................................................................

Тема 9. Углеводный и липидный обмен...............................................................................

Тема 10. Физиология выделения...........................................................................................

Тема 11. Физиология сенсорных систем...............................................................................

Работа 1. Наблюдения за рефлекторными реакциями зрачка..........................................

Работа 2. Обнаружение астигматизма................................................................................

Работа 3. Обнаружение слепого пятна...............................................................................

Работа 4. Определение остроты зрения..............................................................................

Работа 5. Последовательные зрительные образы и контрасты........................................

Работа 6. Опыт Аристотеля.................................................................................................

Работа 7. Обнаружение температурной адаптации кожных рецепторов.......................

Тема 12. Высшая нервная деятельность.............................................................................

ТЕМА 1. ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Цель занятия: изучить основные закономерности функционирования нервной системы.

Задачи занятия:

1. Изучить спинномозговые рефлексы при раздражении различных рецептивных полей.

2. Пронаблюдать сеченовское торможение и объяснить его механизм.

Теоретические сведения

Методы исследования функций центральной нервной системы. Функции нервной системы изучают с использованием традиционных методов, классических для общей физиологии, и специальных методических подходов, призванных выявить специфические функции нервных образований, выполняющих роль главной управляющей и информационной системы в организме. В соответствии с двумя принципиально различными методическими подходами к изучению физиологических функций организма различают методы экспериментальной и теоретической нейрофизиологии.

К числу экспериментальных методов классической физиологии относятся приемы, направленные на активацию, или стимуляцию, подавление, или угнетение, функции данного нервного образования. Способы активирования изучаемого органа сводятся к раздражению его адекватными (или неадекватными) стимулами. Адекватное раздражение достигается специфическим раздражением соответствующих рецептивных входов рефлексов либо электрическим раздражением проводникового или центрального отдела рефлекторной дуги, имитирующего нервные импульсы. Среди неадекватных стимулов наиболее распространенными являются раздражение различными химическими веществами и градуируемое раздражение электрическим током.

Подавление функции вплоть до полного выключения достигается частичным или полным удалением (экстирпация), разрушением изучаемого нервного образования, кратковременным блокированием передачи возбуждения под действием химического вещества, холодового фактора или анода постоянного тока (анэлектротон, распространяющаяся депрессия), денервацией органа.

Совершенствование электронной и усилительной техники значительно повышаЕт возможности метода регистрации и анализа электрических проявлений деятельности нервных структур. Регистрация электрических потенциалов головного мозга (электроэнцефалография) с последующим автоматизированным анализом с помощью средств вычислительной техники становится одним из важнейших методов исследования в нейрофизиологии мозга. Классический условно-рефлекторный метод изучения функции коры большого мозга в современной нейрофизиологии успешно применяется вПРИ комплексном анализе механизмов обучения, становления и развития адаптивного поведения в сочетании с методами электроэнцефалографии, электронейронографии, нейро- и гистохимии, психофизиологии, способствуя более полному представлению физиологической сущности протекающих в мозге процессов.

В познании механизмов работы мозга в последнее время возрастает роль методов теоретической физиологии, в частности методов моделирования (физического, математического, концептуального).

Рефлекторный принцип регуляции функций

Основное положение рефлекторной теории заключается в утверждении, что деятельность организма есть закономерная рефлекторная реакция на стимул. Узловым моментом развития рефлекторной теории следует считать классический труд И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863 г.), в котором впервые был провозглашен тезис о том, что все виды сознательной и бессознательной жизни человека представляют собой рефлекторные реакции. Рефлекс как универсальная форма взаимодействия организма и среды есть реакция организма, возникающая на раздражение рецепторов и осуществляемая с участием центральной нервной системы.

В естественных условиях рефлекторная реакция происходит при пороговом, надпороговом раздражении входа рефлекторной дуги – рецептивного поля данного рефлекса. Рецептивным полем называется определенный участок воспринимающей чувствительной поверхности организма с расположенными здесь рецепторными клетками, раздражение которых инициирует, запускает рефлекторную реакцию. Рецептивные поля разных рефлексов имеют определенную локализацию, рецепторные клетки – соответствующую специализацию для оптимального восприятия адекватных раздражителей (например, фоторецепторы располагаются в сетчатке; волосковые слуховые рецепторы – в спиральном (кортиевом) органе; проприорецепторы – в мышцах, сухожилиях,суставных полостях).

Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга – последовательно соединенная цепочка нервных клеток, обеспечивающая осуществление реакции, или ответа, на раздражение. Рефлекторная дуга состоит из афферентного, центрального и эфферентного звеньев, связанных между собой синаптическими соединениями (рис. 1). Афферентная часть дуги начинается рецепторными образованиями, назначение которых заключается в трансформации энергии внешних раздражений в энергию нервного импульса, поступающего по афферентному звену дуги рефлекса в центральную нервную систему.

В зависимости от сложности структуры рефлекторной дуги различают моно- и полисинаптические рефлексы. В простейшем случае импульсы, поступающие в центральные нервные структуры по афферентным путям, переключаются непосредственно на эфферентную нервную клетку, т. е. в системе рефлекторной дуги имеется одно синаптическое соединение. Такая рефлекторная дуга называется моносинаптической (например, рефлекторная дуга сухожильного рефлекса в ответ на растяжение). Наличие в структуре рефлекторной дуги двух и более синаптических переключений (т. е. три и более нейронов) позволяет характеризовать ее как полисинаптическую.

Рис. 1. Дуга спинномозгового рефлекса: РИСУНОК ПЕРЕНЕСЁН

а – двухнейронная рефлекторная дуга; б – трехнейронная рефлекторная дуга;

Р – рецепторный нейрон межпозвоночного ганглия; СМ – спинной мозг;
1 – мышца; 2 – кожный рецептор; 3 – афферентное нервное волокно;
4 – эфферентное нервное волокно

Объяснение физиологических механизмов обучения, приобретенного навыка, коррекции выполненного ответа на основе принципа рефлекторной реакции неверно, неточно и потребовало существенного пересмотра классической схемы рефлекторной реакции, определяемой простой прямой связью: стимул – нервный центр – реакция.

Представление о рефлекторной реакции как о целесообразном ответе организма диктует необходимость дополнить рефлекторную дугу еще одним звеном – петлей обратной связи, призванной установить связь между реализованным результатом рефлекторной реакции и нервным центром, выдающим исполнительные команды. Обратная связь трансформирует открытую рефлекторную дугу в закрытую. Она может быть реализована разными способами: от исполнительной структуры к нервному центру (промежуточному или эфферентному двигательному нейрону), например через возвратную аксонную коллатераль пирамидного нейрона коры больших полушарий или двигательной моторной клетки переднего рога спинного мозга. Обратная связь может обеспечиваться и нервными волокнами, поступающими к рецепторным структурам и управляющими чувствительностью рецепторных афферентных структур анализатора. Такая структура рефлекторной дуги превращает ее в самонастраивающийся нервный контур регуляции физиологической функции, совершенствуя рефлекторную реакцию и, в целом, оптимизируя поведение организма.

Классификации рефлексов

Существуют различные классификации рефлексов: поВ ЗАВИСИМОСТИ ОТ способамОВ их вызывания, особенностямЕЙ рецепторов, центральнымХ нервнымХ структурам их обеспечения, биологическомуГО значениюЯ, сложности нейронной структуры рефлекторной дуги и т. д.

По способу вызывания различают безусловные рефлексы (категория рефлекторных реакций, передаваемых по наследству) и условные рефлексы (рефлекторные реакции, приобретаемые на протяжении индивидуальной жизни организма).

Различают экстероцептивные рефлексы – рефлекторные реакции, инициируемые раздражением многочисленных экстерорецепторов (болевые, температурные, тактильные и т. д.), интероцептивные рефлексы (рефлекторные реакции, запускаемые раздражением интероцепторов: хемо-, баро-, осморецепторов и т. д.), проприоцептивные рефлексы (рефлекторные реакции, осуществляемые в ответ на раздражение проприорецепторов мышц, сухожилий, суставных поверхностей и т. д.).

В зависимости от уровня активации части мозга дифференцируют спинномозговые, бульбарные, мезенцефальные, диэнцефальные, кортикальные рефлекторные реакции.

По биологическому назначению рефлексы делят на пищевые, оборонительные, половые и т. д.

С учетом уровня эволюционного развития, совершенствования сложности нервного субстрата, обеспечивающего соответствующую рефлекторную реакцию, физиологического значения, уровня интегративной деятельности организма выделяют шесть основных видов рефлексов, или уровней рефлекторных реакций (А. Б. Коган).

Элементарные безусловные рефлексы представлены простыми рефлекторными реакциями, осуществляемыми на уровне отдельных сегментов спинного мозга. Они имеют местное значение, вызываются локальным раздражением рецепторов данного сегмента тела и проявляются в виде локальных сегментарных сокращений поперечно-полосатой мускулатуры.

Координационные безусловные рефлексы представляют собой согласованные акты локомоторной деятельности или комплексные реакции вегетативных функциональных объединений внутренних органов. Эти рефлексы также вызываются раздражением определенных групп внешних или внутренних рецепторов, однако их эффект не ограничивается локальной реакцией путем последующей активации широкого класса экстеро-, интеро- и проприорецепторов, а формирует сложные координационные акты сокращения и расслабления, возбуждения или торможения деятельности ряда внутренних органов.

В физиологических механизмах реализации рефлекторных реакций этого типа значительное место занимает принцип обратной связи, обеспечиваемый соответствующими спинномозговыми структурами и осуществляющий антагонистическую, реципрокную иннервацию мышц-синергистов и МЫШЦ-антагонистов. Функциональное назначение координационных безусловных рефлексов – формирование на базе локальных элементарных безусловных рефлексов целостных, целенаправленных локомоторных актов или гомеостатических систем организма.

Интегративные безусловные рефлексы представляют собой дальнейший шаг в интеграцииОБЪЕДИНЕНИИ отдельных безусловных рефлексов, осуществляющих сложные двигательные локомоторные акты организма в тесной связи с вегетативным обеспечением, формируя тем самым комплексные поведенческие акты, имеющие определенное биологическое значение. Рефлекторные реакции этого типа инициируются такими биологически важными стимулами, как пищевые, болевые раздражители. Определяющим на входе этих рефлекторных актов становятся не физико-химические свойства стимулов, а в первую очередь их биологическое значение. Интегративные безусловные рефлексы всегда носят целостный системный характер, включая достаточно выраженные соматические и вегетативные компоненты. Их реализация оказывается весьма пластичной, тесно связанной со многими сильно развитыми проприоцептивными обратными связями, обеспечивающими точную коррекцию выполняемого сложного поведенческого акта в соответствии с изменениями в состоянии организма. Пример такой реакции – ориентировочная реакция. Биологическое значение последней заключается в перестройке организма, которая обеспечивает оптимальную подготовку к восприятию и быстрому анализу нового неизвестного сигнала в целях организации рационального ответа. Интегративные безусловные рефлексы требуют для своей реализации надсегментарных механизмов нервно-рефлекторной регуляции поведения организма. Эти рефлексы означают переход от сравнительно простых безусловных рефлексов к поведенческим актам.

Сложнейшие безусловные рефлексы (инстинкты) представляют собой видовые стереотипы поведения, организующиеся на базе интегративных рефлексов по генетически заданной программе. В качестве запускающих стереотипные поведенческие реакции раздражений выступают стимулы, имеющие отношение к питанию, защите, размножению и другим биологически важным потребностям организма.

Элементарные условные рефлексы проявляются в интегративных реакциях, вызываемых ранее индифферентными раздражителями, приобретающими сигнальное значение в результате жизненного опыта или подкрепления их безусловными стимулами (сигналами), имеющими биологическое значение. Основным принципиальным отличием этой категории рефлекторных реакций является то, что они образуются в процессе индивидуальной жизни. Условно-рефлекторные реакции образуются, усложняются, видоизменяются на протяжении всей жизни; наиболее простые из них формируются в раннем возрасте. Нервным субстратом, отвечающим за осуществление условно-рефлекторных реакций, является кора больших полушарий. Многоканальность и взаимозаменяемость путей реализации условно рефлекторного механизма лежат в основе высокой пластичности и надежности условно-рефлекторных реакций. В системе рефлекторных реакций появление условного рефлекса означает качественно новый скачок в приспособительном поведении высших животных и человека. Условно- рефлекторные реакции дают возможность организму заблаговременно отвечать на приближающиеся жизненно важные ситуации. В психической сфере деятельности человека условные рефлексы закладывают начало ассоциативному способу мышления.

Сложные формы высшей нервной деятельности представлены психическими реакциями, возникающими на основе интеграции элементарных условных рефлексов и аналитико-синтетических механизмов абстрагирования.

И ИХ РЕЦЕПТИВНЫХ ПОЛЕЙ

Рецептивным полем называют участок кожи (или любой другой участок тела), при раздражении которого возникает определенный рефлекс.

У спинальной лягушки при раздражении тех или иных рецептивных полей возникают строго определенные рефлексы.

Материальное обеспечение

Лягушка, набор инструментов для препарирования, 0,5% раствор серной кислоты, штатив с зажимом и пробкой, стакан с водой, фильтровальная бумага, карточка с рисунком.

Последовательность выполнения задания

1. Приготовьте спинальную лягушку. Подвесьте ее на штативе, приколов нижнюю челюсть булавкой к пробке. Подождите, пока у лягушки пройдет шок (послеоперационное угнетение спинного мозга).

2. Исследуйте спинномозговые рефлексы при раздражении различных рецептивных полей кожи лягушки.

Рефлекс сгибания задней конечности возникает при раздражении тыльной поверхности стопы или голени (ПРИ сдавливаниИ пинцетом или наложениИ бумажки, смоченной серной кислотой).

Рефлекс разгибания задней конечности возникает при раздражении подошвенной поверхности стопы или голени. При слабом раздражении подошвы пинцетом или кисточкой разгибаются только пальцы стопы.

Потирательный рефлекс возникает при раздражении разных участков кожи. Если бумажку, смоченную раствором серной кислоты, приложить к наружной поверхности бедра или около анального отверстия, возникает потирательный рефлекс задних конечностей. При таком же раздражении боковой стороны туловища возникает потирательный рефлекс той конечности, ближе к которой наносится раздражение. Потирательный рефлекс передних конечностей возникает при раздражении кожи брюшной поверхности тела между лапками.

Объясните наблюдаемые явления, результаты опытов и запишите в тетради.

3. Исследуйте проприоцептивные рефлексы у человека.

Коленный рефлекс возникает при легком ударе по сухожилию четырехглавой мышцы ниже коленной чашечки и выражается в разгибании голени. Центр данного рефлекса находится в III и IV сегментах поясничного отдела спинного мозга.

Ахиллов рефлекс возникает при ударе по ахиллову сухожилию и выражается в подошвенном сгибании стопы. Центр этого рефлекса расположен в I и II сегментах крестцового отдела спинного мозга.

Протокол выполнения задания

1. Объясните наблюдаемые явления, результаты опытов и запишите в тетради

2. Полученные результаты запишите в тетради и ответьте на вопросы:

- Что называется рецептивным полем рефлекса?

- Какие рефлексы называются проприоцептивными?

- При раздражении каких рецепторов возникают проприоцептивные рефлексы и с какими отделами центральной нервной системы они связаны?

3. Сделать выводы…

Материальное обеспечение

Лягушка, набор инструментов для препарирования, метроном, 0,5% серная кислота, кристаллы поваренной соли, физиологический раствор, стакан с водой, вата, бинт, фильтровальная бумага, карточка с рисунком.

Последовательность выполнения задания

1. Классический опыт Сеченова.

1) Обнажите головной мозг лягушки. Для этого запеленайте ее бинтом и возьмите в левую руку так, чтобы указательный палец придерживал голову. Сделайте поперечный разрез кожи позади носовых отверстий. От краев поперечного разреза проведите боковые разрезы вдоль черепа с обеих сторон. Образовавшийся трапециевидный лоскут кожи отогните вниз.

2) Сделайте поперечный разрез черепной коробки также позади ноздрей. Осторожно вскройте черепную коробку, чтобы не повредить мозг.

3) После вскрытия черепной коробки рассмотрите головной мозг и перережьте его по заднему краю больших полушарий (по линии 4), оставляя не поврежденными зрительные бугры.

4) Подвесьте лягушку на штативе и через 5–7 мин определите среднее время рефлекса. На разрез зрительных бугров наложите кристаллик поваренной соли, предварительно отсосав влагу с поверхности мозга фильтровальной бумагой. Сделать это надо тщательно, так как при влажной поверхности мозга соль будет растворяться и затекать на соседние участки мозга и окружающие ткани. В результате может возникнуть общая двигательная активность препарата.

После наложения кристаллика поваренной соли несколько раз определите время рефлекса,

5) Зарегистрировав значительное увеличение времени рефлекса, удалите с поверхности мозга кристаллик поваренной соли и смойте ее остатки физиологическим раствором. При этом лягушку держите головой вниз.

Снова несколько раз определите время рефлекса. Отметьте постепенное возвращение времени рефлекса к исходной величине.

5)Торможение спинномозговых рефлексов при раздражении других отделов мозга.

Торможение спинномозговых рефлексов можно получить при раздражении и других отделов центральной нервной системы. Раздражая их, можно наблюдать изменение времени рефлекса подобно описанному в опыте сеченовского торможения. При этом можно значительно упростить методику проведения работы.

Для приготовления препарата достаточно отрезать верхнюю челюсть на уровне глазниц и в последующем раздражать обнаженный участок головного мозга. Наблюдения проводятся в той же последовательности, как и в классическом опыте Сеченова.

1) Определите исходное время рефлекса (среднее).

2) Наложите кристаллик поваренной соли на обнаженный участок головного мозга. При этом действуйте очень осторожно, чтобы соль не попала на окружающие ткани.

3) В течение нескольких минут определяйте время рефлекса и отмечайте его увеличение (развитие торможения).

4) Снимите кристаллик поваренной соли и убедитесь в постепенном восстановлении времени рефлекса.

Объясните наблюдаемые явления, результаты опыта запишите в тетради.

Протокол выполнения задания

1. Результаты эксперимента запишите в тетради

2. Проанализируйте механизм сеченовского торможения

3. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Перечислите группы методов исследования функций нервной системы.

2. Дайте определение «рефлекса» и объясните такие понятия, как «рефлекторная дуга», «рецепторное поле», «петля обратной связи»

3. Перечислите элементы рефлекторной дуги по порядку.

4. Каковы критерии современной классификации рефлексов.

5. Какие уровни рефлекторных реакций вам известны? Приведите примеры рефлексов высших и низших уровней.

6. Какие типы рефлексов имеют, по вашему мнению, главное значение в спортивной практике?

7. Что такое торможение и какова его физиологическая природа?

8. Каковы отличительные особенности различных видов торможения?

9. Какие знания о функционировании нервной системы, на ваш взгляд, могут пригодиться будущему тренеру или учителю по физической культуре?

Тест

1. Функции в организме регулируются…

а) рефлексами;

б) инстинктами;

в) гормонами.

2. Рецепторы – это…

а) двигательные нервные окончания;

б) чувствительные нервные окончания;

в) специализированные клетки.

3. Рефлекторная дуга, по которой протекает сухожильный рефлекс, является…

а) моносинаптической;

б) полисинаптической;

в) бисинаптической.

4. Обратная связь в рефлекторном кольце является…

а) морфологической;

б) функциональной;

в) морфофункциональной.

5. Проприоцептивные рефлексы вызываются при раздражении…

а) кровеносных сосудов;

б) внутренних органов;

в) мышц и сухожилий.

6. Элементарные рефлексы осуществляются на уровне:

а) среднего мозга;

б) спинного мозга;

в) продолговатого мозга.

7. Условные рефлексы характеризуются:

а) жесткостью;

б) пластичностью;

в) врожденностью.

8. Сеченовское торможение вызывается при раздражении:

а) спинного мозга;

б) большого мозга;

в) промежуточного мозга.

9. Наиболее распространенный медиатор торможения – это…

а) ацетилхолин;

б) гамма-аминомасляная кислота;

в) серотонин.

10. Нервный центр – это…

а) совокупность нейронов;

б) рефлексогенная зона;

в) рецепторное поле.

ТЕМА 2. ФИЗИОЛОГИЯ ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Цель занятия: изучить функциональные особенности скелетных мышц и измерить основные их показатели.

Задачи занятия:

1. Изучить основные функциональные показатели скелетных мышц.

2. Измерить силу мышц кистей, становую силу и силовую выносливость.

Теоретические сведения

Элементарной структурной единицей мышечной ткани, обеспечивающей сократительный акт, является мышечное волокно.

Рисунок мышечного саркомера.

Его специфические органоиды – миофибриллы – являются сократительными элементами и представляют собой чередование темных дисков А и светлых дисков I. Диски I состоят из актиновых, а диски А – преимущественно из миозиновых миофиламент. Диски I поделены пополам Z-линией. Участок между двумя соседними Z-линиями называется саркомером и является структурно-функциональной единицей мышечного сокращения.

Согласно теории скользящих нитей (Гексли ), механизм мышечного сокращения осуществляется в два этапа. Сначала происходит электрохимическое преобразование; при этом происходит генерация потенциала действия, распространение его по Т-системе, стимуляция зоны контакта Т-системы и саркоплазматического ретикулума. Первый этап заканчивается выходом ионов кальция из ретикулума в миоплазму.

Во время второго этапа происходит хемомеханическое преобразование: ионы кальция взаимодействуют с тропонином, что освобождает активные центры на актиновых филаментах; затем миозиновая головка взаимодействует с актином, вращается и развивает эластическую тягу. Нити актина скользят относительно нитей миозина навстречу друг другу, что обеспечивает уменьшение размеров саркомера, развитие напряжения или укорочения мышечного волокна. При этом происходит затрата энергии АТФ.

Механизм же расслабления мышечных волокон и мышцы в целом запускается путем возвращения ионов кальция в цистерны саркоплазматического ретикулума за счет кальциевого насоса. Снижение кальция в миоплазме приводит к блокированию миозина системой тропонин-тропомиозина.

К внешним проявлениям мышечного сокращения относятся одиночное мышечное сокращение и тетанус.

Одиночное мышечное сокращение (ОМС) наблюдается при действии единичного стимула. Различают три периода ОМС: латентный (время от начала действия раздражителя до начала видимого сокращения), период сокращения и период расслабления.

Тетанус, или тетаническое сокращение, − это длительное сокращение мышцы, раздражаемой с определенной частотой. При этом сила сокращения намного превышает силу ОМС. При большей частоте возникает гладкий, а при меньшей – зубчатый тетанус. Благодаря тетаническому сокращению обеспечивается плавность движений у спортсменов.

Материальное обеспечение

Кистевой и становой динамометры.

Последовательность выполнения задания

1. Определение силы мышц кисти.

Рассмотрите устройство кистевого динамометра. Кистевой динамометр имеет овальную форму и представлен стальной пружиной, степень сжатия которой регистрируется стрелкой. Используются кистевые динамометры разных марок: ДК-25 – для детей, ДК-50 – для женщин и подростков, ДК-100 – для мужчин, ДК-140 – для спортсменов.

Возьмите кистевой динамометр кистью правой руки, отведите ЕЁ от туловища до получения с ним прямого угла. Вторую руку опустите вниз вдоль туловища. Сожмите с максимальной силой пальцы правой кисти 5 раз, делая интервалы в несколько минут и каждый раз фиксируя положение стрелки. Наибольшее отклонение стрелки динамометра является показателем максимальной силы мышц кисти. Сделайте эти же определения для левой руки. Определите среднюю величину силы мышц правой и левой кисти, ошибку средней, среднее квадратическое отклонение.

2. Определение становой силы.

Становой динамометр состоит из упругого элемента, имеющего вид кольца, к которому жестко крепятся корпус с передаточным механизмом, рукоятка и крюк, надевающийся на соединительную планку с подставкой для упора ног.

Расположите рукоятку станового динамометра на уровне коленных суставов. На крюк динамометра наденьте соединительную планку, один из зацепов которой (в зависимости от роста испытуемого) соедините с подставкой для упора ног. Испытуемый должен встать на подставку. Согнитесь и возьмитесь двумя руками за рукоятку. При этом руки и ноги должны быть выпрямлены. Потяните с максимальной силой рукоятку вверх, выпрямляя при этом туловище. Повторите это движение 5 раз с интервалом в несколько минут. Определите среднее значение становой силы, ошибку средней и среднее квадратическое отклонение.

3. Определение силовой выносливости.

Для определения силовой выносливости уменьшите силу сжатия ручного динамометра так, чтобы она составляла 1/3 от максимальной. По секундомеру определите время, в течение которого будет удерживаться такое усилие.

Повторите определение, уменьшив силу сжатия на 50 % от максимальной.

Пользуясь данными, полученными всеми студентами группы, рассчитайте среднюю величину и ошибку средней.

Протокола выполнения задания

1.Определить среднюю величину силы мышц правой и левой кисти, ошибку средней, среднее квадратическое отклонение.

2.Определите среднее значение становой силы, ошибку средней и среднее квадратическое отклонение.

3. Пользуясь данными, полученными всеми студентами группы, рассчитать среднюю величину и ошибку средней.

4. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Каковы морфофункциональные особенности мышечного волокна?

2. Каковы два этапа механизма мышечного сокращения? Опишите их сущность.

3. Дайте характеристику форм мышечного сокращения. В чем их отличия?

4. Назовите режимы работы скелетных мышц и укажите их значение в спортивной практике.

5. Каковы показатели сократительной способности мышц?

6. Сравните статическую и динамическую работу мышц.

7. В чем физиологическая сущность утомления мышц?

Тест

1. ОсновныеМИ функцииЯМИ скелетныеХ мышц человека ЯВЛЯЮТСЯ…

а) опорно-двигательная и сенсорная;

б) содействие лимфотоку и доставка венозной крови к сердцу;

в) образование тепла;

г) депонирование гликогена.

2. При изометрическом сокращении мало изменяется…

а) температура;

б) сила сокращения;

в) длина мышцы.

3. При изотоническом сокращении изменяется…

а) электрическая активность мышцы;

б) длина мышцы;

в) напряжение мышцы.

4. Нервно-мышечная единица состоит из…

а) мотонейрона;

б) мотонейрона и синапса;

в) мотонейрона и мышечных волокон.

5. При большой частоте раздражения возникает…

а) зубчатый тетанус;

б) гладкий тетанус;

в) одиночное мышечное сокращение.

6. Для динамической работы характерен…

а) изометрический режим сокращения;

б) ауксотонический;

в) изотонический.

7. Работу максимальной величины можно совершить при нагрузках…

а) максимальной величины;

б) средней величины;

в) минимальной величины.

8. Сила сокращения зависит от…

а) общего числа активных нервно-мышечных единиц;

б) исходной длины мышцы;

в) скорости сокращения.

9. Утомление объясняется…

а) высокой и длительной импульсацией моторных нервных центров;

б) накоплением продуктов окисления;

в) усталостью.

10. Силовая выносливость измеряется…

а) временем удержания усилия, равного 1/3 от максимальной силы сжатия динамометра;

б) временем удержания максимального усилия;

в) временем удержания усилия в 50 % от максимального.

Теоретические сведения

Система крови – совокупность органов кроветворения, периферической крови, органов кроверазрушения и аппарата регуляции.

Кровь – жидкая ткань организма. Она состоит из плазмы (жидкая часть крови) и форменных элементов (клеток крови): эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Содержание плазмы – 55–60 %, форменных элементов – 40–50 % (гематокритное число).

Количество крови в организме человека составляет 5–9 % от массы тела. В состоянии покоя 45–50 % всей массы крови находится в кровяных депо (в селезёнке, печени и др.), являющихся резервуарами крови. Функции крови: 1) транспортная – доставка органам и тканям различных веществ. Благодаря этому выполняются другие функции: дыхательная, питательная, выделительная, регуляторная (поддержание постоянной температуры тела и регулирование многих функций организма); 2) защитная – участие в фагоцитозе, образовании антител.

В состав плазмы входят неорганические вещества (около 1 %) и органические (около 9 %). К числу первых относятся минеральные соли. Они обеспечивают осмотическое давление крови и постоянный рН.

Органические вещества плазмы включают ряд компонентов. Белки, содержащиеся в крови, удерживают жидкую часть крови в кровеносн