биохимические основы спортивной тренировки

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА
БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ
ТРЕНИРОВКИ
( Курс по выбору для магистрантов)
Москва – 2009
Программа подготовлена зав. кафедрой биохимии РГУФКСиТ,
заслуженным деятелем науки РФ, доктором биологических наук, профессором
Волковым Николаем Ивановичем, доцентом Мелиховой Маргаритой
Андреевной и кандидатом биологических наук профессором Черемисиновым
Виталием Николаевичем.
Рецензент:
Программа рекомендована Экспертно-методическим советом РГУФКСиТ,
протокол №
от
2009г.
I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Цель курса
Цель преподавания спецкурса «Биохимические основы тренировки» ознакомить обучающихся с основными направлениями
биохимических
исследований в спорте, привить практические навыки использования точных
биохимических критериев в целях управления тренировочным процессом.
Курс «Биохимические основы тренировки» основывается на знаниях и
умениях, которые обучающиеся в физкультурных ВУЗах получили при
освоении базовых дисциплин – биохимии и физиологии спорта, и он является
завершающим на заключительном этапе внедрения биохимических знаний в
практику спорта.
Задачи курса
Основные задачи курса «Биохимические основы тренировки»
заключаются в формировании у обучающихся глубоких научно-обоснованных
представлений
- о биохимических факторах, лимитирующих уровень физической
работоспособности и здоровья человека;
- об особенностях протекания биохимических процессов в организме человека
при выполнении физических нагрузок различного характера;
- о закономерностях развития процесса адаптации под влиянием различных
средств и методов тренировки;
- о возможностях направленного воздействия на показатели физической
работоспособности путём применения специальных средств и пищевых
факторов
Место курса «Биохимические основы тренировки»
в профессиональной подготовке специалистов по
физической культуре и спорту
Спецкурс «Биохимические основы тренировки» изучается на 1 курсе
магистратуры. Занятия проводятся в форме лекций, практических занятий и
самостоятельной проработки магистрантами программного материала.
Требования к уровню освоения содержания курса
В результате освоения курса «Биохимические основы тренировки»
обучающиеся должны
- знать особенности протекания биохимических процессов во время
выполнения мышечной работы и в период отдыха после неё;
- знать закономерности биохимической адаптации организма
спортсмена к физическим нагрузкам, результатом которой является
повышение уровня его специфической работоспособности;
- диагносцировать срочный и отставленный эффект тренировочных
упражнений;
уметь организовывать биохимический контроль
для оценки
изменений в уровне тренированности спортсменов;
- уметь составлять пищевые рационы для занимающихся физической
культурой и спортом.
П. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Темы курса и их краткое содержание
Тема 1. Значение биохимических исследований
в физическом воспитании и спорте
Роль биохимических исследований в управлении тренировочным
процессом.
Основные направления биохимических исследований в
физическом воспитании и спорте.
Обмен веществ – основа жизненных функций. Общие закономерности
обмена веществ в организме человека. Взаимосвязь обмена веществ с обменом
энергии.
Тема 2. Молекулярное строение и биохимические свойства мышц
Химический состав мышечной ткани. Типы мышечных волокон и
их биохимические особенности. Ферментативная активность миозина в
разных типах мышечных волокон.
Миофибриллы – сократительные структуры мышечных волокон.
Организация актиновых и миозиновых нитей в миофибриллах. Биохимические
свойства сократительных белков мышц . Модуляторные белки мышц –
тропонин и тропомиозин, их роль в мышечной деятельности. Изменение
структуры миофибрилл в разных фазах мышечного сокращения.
Последовательность химических реакций при мышечном сокращении и
расслаблении. Роль АТФ в двухфазной мышечной деятельности.
Тема 3. Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности
Постоянство концентрации АТФ в мышце – основное условие
мышечной деятельности. Понятие о ресинтезе АТФ.
Ресинтез АТФ в креатинфосфокиназной реакции. Участие этого
анаэробного процесса в энергетическом обеспечении мышечной деятельности.
Ресинтез АТФ в процессе анаэробного гликолиза. Регуляция гликолиза
при мышечной деятельности.
Аэробные процессы ресинтеза АТФ при мышечной деятельности.
Ресинтез АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Условия
обеспечения тканей кислородом и эффективность процессов аэробного
обмена. Взаимосвязь дыхания с анаэробными превращениями в работающих
мышцах. Изменения сопряженности дыхания и аэробного ресинтеза АТФ в
процессе мышечной деятельности.
Семинар: биоэнергетические процессы при мышечной деятельности.
Тема 4. Биохимические изменения в организме при мышечной
деятельности различного характера
Баланс аэробных и анаэробных процессов в упражнениях разной
мощности и продолжительности. Изменения скорости потребления О2 в
процессе мышечной работы. Кислородный дефицит и образование
кислородного долга при мышечной работе. Соотношение величины
кислородного долга с размерами анаэробных превращений при работе.
Кис лородный запрос и энергетическая стоимость упражнений.
Систематизация физических упражнений по характеру биохимических
изменений в организме. Зависимость биохимических сдвигов в организме
от условий выполнения мышечной работы.
Тема 5. Биохимические факторы физической работоспособности
Понятие об аэробной и анаэробной работоспособности. Биохимические
критерии мощности, ёмкости и эффективности аэробного и анаэробного
преобразования энергии при мышечной деятельности. Корелляция показателей
аэробной и анаэробной работоспособности с уровнем спортивных достижений.
Соотношение уровней развития аэробной и
анаэробной работоспособности у представителей разных видов мышечной деятельности.
Изменения показателй аэробной и анаэробной работоспособности под
влиянием специализированной тренировки в спорте.
Лабораторная работа: определение биохимических показателей
интенсивности процессов аэробного и анаэробного энергообразования при
выполнении теста со ступенчатым увеличением нагрузки до отказа.
Тема 6. Биохимические основы двигательных качеств спортсменов
Биохимические и структурные факторы, определяющие проявления
силы и скорости сокращения мышц. Связь между силой, скоростью и
мощностью мышечного сокращения. Биохимические изменения в организме
спортсменов при скоростно-силовой тренировке. Биохимическая характеристика современных методов тренировки силы, быстроты и мощности.
Биохимические факторы, определяющие проявления выносливости при
выполнении
физических
упражнений.
Понятие
об
алактатном,
гликолитическом и аэробном компонентах выносливости. Тесты и
биохимические показатели, используемые в оценке уровня развития
различных компонентов выносливости. Биохимическая характеристика
современных методов развития выносливости. Особенности биохмических
изменений в организме спортсменов при непрерывном, повторном и
интервальном методах тренировки.
Семинар: биохимические основы двигательных качеств спортсменов
Тема 7. Закономерности биохимической адаптации в процессе
систематической тренировки
Биохимические принципы тренировки. Направленность биохимических
сдвигов в организме при систематическом выполнении физических нагрузок
различного характера.
Понятие о срочном, отставленном и кумулятивном биохимическом
эффекте тренировки. Зависимость тренировочного эффекта от характера и
дозы тренировочной нагрузки. Суперкомпенсация, её причины. Использование
явления суперкомпенсации при построении тренировочного процесса.
Последовательность биохимических изменений в организме при тренировке.
Биохимические критерии эффективности тренировочного процесса.
Биохимические процессы при растренировке и перетренировке.
Тема 8. Биохимический контроль при мышечной деятельности
Задачи биохимического контроля при мышечной деятельности. Выбор
наиболее информативных методов биохимического контроля в зависимости от
задач исследования.
Характеристика биохимических методов, применяемых для диагностики
срочного, отставленного и кумулятивного эффектов тренировки.
Биохимические критерии эффективности тренировочного процесса.
Интерпретация результатов биохимических исследований.
Организация биохимических обследований
лиц, занимающихся
физической культурой и спортом.
Семинар: методы биохимического контроля при мышечной
деятельности.
Тема 9. Биохимические основы рационального питания при занятиях
физическими упражнениями и спортом
Особенности и основные принципы питания при занятиях физическими
упражнениями и спортом. Базовое питание и эргогеническая диететика в
спорте. Биологически активные пищевые добавки и методика их применения.
Специализированные режимы питания в период напряженных тренировок и
соревнований. Питание при сгонке веса.
Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для
самостоятельной работы
Тема 1. Значение биохимических исследований в спорте
1.
Какова роль биохимических исследований в управлении тренировочным
процессом?
2.
В чем заключается сущность процессов обмена веществ в организме
человека?
3.
Что понимается под ассимиляцией и диссимиляцией?
4.
Какие изменения в обмене веществ происходят с возрастом, под
влиянием функциональной активности?
5.
Каковы направления изменений обменных процессов в ходе
приспособления организма к меняющимся условиям существования?
6.
Какие функции в обмене веществ выполняют различные структурные
компоненты клетки?
7.
В чем проявляется взаимосвязь обмена веществ и энергии?
Тема 2. Молекулярное строение и биохимические свойства мышц
1.
Каково содержание воды, белков, липидов, углеводов и минеральных
соединений в мышечной ткани?
2.
Какие макроэргические соединения содержатся в мышечной ткани,
какова их концентрация и локализация?
3.
Каково содержание, свойства, структурная организация и роль
важнейших белков мышечной ткани
4.
Каково молекулярное строение сократительных структур мышечного
волокна – миофибрилл?
5.
Какие химические реакции происходят при мышечном сокращении?
6.
Какие химические превращения наблюдаются при расслаблении мышц?
7.
Какова роль АТФ в двухфазной мышечной деятельности?
Тема 3. Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности
1.
Какова скорость расходования АТФ при напряженной мышечной
деятельности?
2.
Объясните, почему необходим постоянный ресинтез АТФ.
3.
Каков химизм креатинфосфокиназной реакции ресинтеза АТФ? В каких
условиях эта реакция обратима?
4.
Какие пищевые вещества стимулируют накопление креатинфосфата в
мышечных волокнах?
5.
Какова роль
креатинфосфокиназной реакции в энергетическом
обеспечении мышечной работы?
6.
Как осуществляется ресинтез АТФ в ходе гликолиза?
7.
В каких физических нагрузках гликолиз преобладает в энергетическом
обеспечении работы?
8.
Как регулируется скорость гликолиза при мышечной работе?
9.
В чем заключается сущность миокиназной реакции и какова ее роль
при мышечной деятельности?
10.
Какие источники энергии используются в аэробном ресинтезе АТФ?
11.
Назовите основные ступени кислородного каскада организма и
процессы, его лимитирующие.
12.
Как и под действием каких факторов изменяется степень сопряжения
процессов аэробного окисления и окислительного фосфорилирования при
различных мышечных нагрузках?
13.
Какова роль аэробного пути ресинтеза АТФ в энергетическом
обеспечении мышечной работы?
14.
Дайте характеристику энергетического обеспечения упражнений,
специфических для избранного Вами вида спорта.
Тема 4. Биохимические изменения в организме при мышечной
деятельности различного характера
1.
Почему характер энергетического обеспечения является главным
фактором, определяющим направленность и глубину биохимических
изменений при работе?
2.
Как срочные биохимические изменения зависят от параметров
мышечной работы: мощности и продолжительности упражнения,
длительности пауз отдыха, количества участвующих в работе мышц?
3.
Какие изменения при работе происходят в мышцах, крови, других
органах и тканях?
4.
Что лежит в основе классификаций физических упражнений на зоны
относительной мощности?
5.
Каковы особенности биохимических изменений при выполнении
упражнений в критических условиях мышечной деятельности: на уровне
«порога анаэробного обмена», на «критической мощности», на уровне
максимальной анаэробной мощности?
6.
Какие биохимические изменения происходят при выполнении работы
статического характера? динамического характера?
7.
Что называют «кислородным запросом» работы, «кислородным
дефицитом», «кислородным долгом»?
8.
Какие биохимические процессы лежат в основе образования и
«оплаты» кислородного долга?
9.
Как вычислить энергетическую стоимость упражнения?
Тема 5. Биохимические факторы физической работоспособности
1.
Какие факторы физической работоспособности относятся к
факторам потенций; к факторам производительности?
2.
Что называют аэробной работоспособностью человека?
3.
По каким критериям оценивается аэробная работоспособность?
4.
Что понимают под анаэробной работоспособностью?
5.
Каковы биоэнергетические параметры анаэробной
работоспособности?
6.
Как изменяются показатели аэробной и анаэробной
работоспособности при систематической спортивной тренировке?
7.
Как влияют возрастные изменения у человека на проявления аэробной
и анаэробной работоспособности?
8.
Охарактеризуйте факторы потенций и производительности у
представителей вида спорта, которым Вы занимаетесь.
Тема 6. Биохимические основы двигательных качеств спортсменов
1.
Охарактеризуйте биохимические и структурные особенности мышечных
волокон разных типов.
2.
Какое значение имеет соотношение мышечных волокон разных типов
для проявления силы, быстроты и выносливости?
3.
В чем заключается взаимосвязь между биохимическими процессами,
лежащими в основе проявления мышечной силы и скоростных качеств? Ионы
каких металлов и какую роль играют в этих процессах?
4.
Как влияют структурные особенности, длина и количество
активированных саркомеров на проявление силы и быстроты?
5.
Какие кумулятивные биохимические изменения происходят
в
мышечных и нервных волокнах под влиянием тренировки, направленной
преимущественно на увеличение максимальной мышечной силы?
6.
Какие срочные и кумулятивные биохимические эффекты характеризуют
упражнения, направленные на увеличение мышечной массы?
7.
Какова роль механизмов
энергообразования в проявлении
выносливости?
8.
Какие биохимические особенности организма определяют проявление
алактатного компонента выносливости?
9.
Какие биохимические факторы определяют проявление лактатного
компонента выносливости?
10.
Чем объясняется высокая специфичность анаэробных компонентов
выносливости?
11.
Какие биохимические факторы определяют проявление аэробного
компонента выносливости?
12. Дайте биохимическую характеристику средств и методов тренировки,
направленных на развитие различных компонентов выносливости,
13.
Каковы особенности биохимических изменений в организме при
непрерывном, повторном и интервальном методах тренировки выносливости?
Тема 7. Закономерности биохимической адаптации в процессе
систематической тренировки
1.
Назовите и объясните биохимические принципы мышечной тренировки.
2.
В чем заключаются положительные кумулятивные биохимические
изменения, происходящие под влиянием систематической мышечной
тренировки? Почему они носят специфический характер?
3.
Что является непосредственной причиной возникновения кумулятивных
биохимических изменений?
4.
Как должно учитываться при построении тренировки явление
суперкомпенсации?
5.
Каковы биохимические пути возникновения суперкомпенсации? Как
связана величина фазы суперкомпенсации с особенностями тренировочных
нагрузок?
6.
Какова последовательность кумулятивных биохимических изменений
при систематической тренировке и растренировке и каковы причины этого
явления?
7.
По каким биохимическим критериям можно оценить эффективность
тренировочного процесса?
8.
Какие изменения происходят в организме при перетренировке?
9.
Дайте характеристику кумулятивных биохимических изменений,
происходящих под влиянием систематической тренировки в избранном Вами
виде физкультурно – спортивной деятельности.
Тема 8. Биохимический контроль при мышечной деятельности
1.
Какие задачи решаются с помощью методов биохимического контроля в
физическом воспитании и спорте?
2.
По каким критериям выбираются методы биохимического контроля для
решения конкретных его задач?
3.
Какие методы биохимического контроля могут быть применены для
оценки срочного тренировочного эффекта?
4.
С помощью каких биохимических показателей можно диагносцировать
отставленный тренировочный эффект?
5.
Какие биохимические методы могут быть применены для контроля за
состоянием тренированности?
6.
Дайте характеристику методов биохимического контроля, используемых
для оценки различных компонентов выносливости.
7.
Чем различаются ответные биохимические реакции тренированного и
нетренированного организма на стандартные и предельные нагрузки?
Тема 9. Биохимические основы рационального питания при занятиях
физическими упражнениями и спортом
1.
Какие задачи должны решаться средствами питания
у лиц,
занимающихся физическими упражнениями и спортом?
2.
Как зависят суточные энерготраты человека от возраста, пола, условий
жизни, двигательной активности?
3.
Каково оптимальное соотношение углеводов, жиров и белков в питании
лиц, занимающихся физическими упражнениями и спортом, и как оно зависит
от суточных энерготрат и особенностей выполняемой тренировочной работы.
4.
Как может быть обеспечена полноценность белкового и липидного
питания?
5.
Как зависисит потребность в витаминах от размеров суточных
энерготрат и параметров тренировочных нагрузок?
6.
Как связана потребность в минеральных веществах с особенностями
выполняемой мышечной работы?
7.
Как увеличить мышечную работоспособность, ускорить восстановительные процессы, стимулировать долговременную адаптацию к физическим
нагрузкам, используя биологически активные добавки к питанию?
8.
Каковы особенности питания спортсменов при тренировках и
соревнованиях?
Примерный перечень вопросов к зачёту по всему курсу
1.
Обмен веществ между организмом и внешней средой как основное
условие жизни, источник энергии для всех физиологических функций.
Ассимиляция и диссимиляция. Пластический и функциональный обмен..
2.
Химический состав мышечной ткани. Содержание и роль
важнейших белков, липидов, углеводов, низкомолекулярных азотистых
соединений, воды и минеральных веществ в мышечной ткани.
3.
Миофибриллы – сократительные структуры мышечного волокна.
Роль химических составных частей миофибрилл в обеспечении
сократительной функции мышц. Связь особенностей строения миофибрилл со
скоростью и силой мышечных сокращений.
4.
Последовательность химических реакций мышечного сокращения
и расслабления.
5.
Содержание АТФ в мышечном волокне и ее роль в двухфазной
мышечной деятельности.
6.
Пути ресинтеза АТФ при мышечной работе. Понятие о мощности,
емкости и эффективности процессов ресинтеза АТФ.
7.
Ресинтез АТФ в креатинфосфокиназной реакции, ее роль в
энергетическом обеспечении мышечной работы и транспорте энергии в клетке.
8.
Гликолиз как путь ресинтеза АТФ при мышечной работе. Роль
гликолиза в её энергетическом обеспечении.
9.
Аэробный путь ресинтеза АТФ при работе. Субстраты аэробного
окисления. Потребность в кислороде и условия обеспечения им тканей при
работе.
10.
Физическая работоспособность. Факторы потенций и факторы
производительности, их взаимосвязь.
11.
Аэробная и анаэробная производительность человека, её
количественное выражение.
12.
Понятие о срочных, отставленных и кумулятивных биохимических
биохимических эффектах физических нагрузок.
13.
Зависимость срочных биохимических изменений от количества
участвующих в работе мышц и режима их деятельности.
14.
Влияние мощности и продолжительности упражнения на
биохимические изменения при работе.
15.
Понятие о кислородном долге. Биохимические процессы при
образовании и устранении кислородного долга.
16.
Направленность биохимических превращений в организме в
период отдыха после работы.
17.
Суперкомпенсация,
причины
ее
возникновения.
Суперкомпенсация как основа биохимической адаптации организма под
влиянием систематической тренировки.
18.
Выносливость. Понятие об алактатном, гликолитическом и
аэробном
компонентах
выносливости.
Биохимические
факторы,
определяющие проявление различных компонентов выносливости.
19.
Биохимическое обоснование средств и методов тренировки,
направленных на совершенствование различных компонентов выносливости.
20.
Биохимические и структурные факторы, определяющие
проявление мышечной силы и скоростных качеств.
21.
Особенности биохимических изменений в мышцах под влиянием
тренировки, направленной преимущественно на развитие мышечной массы и
мышечной силы.
22.
Закономерности биохимической адаптации под влиянием
систематической мышечной тренировки.
23.
Биохимическое обоснование особенностей питания при занятиях
физической культурой и спортом.
24.
Биохимическое обоснование использования факторов питания для
повышения
спортивной
работоспособности,
ускорения
процессов
восстановления, адаптации к систематическим мышечным нагрузкам, для
коррекции неблагоприятных изменений в организме.
III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ
И ВИДАМ РАБОТ
№
Название разделов и тем
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Значение биохимических исследований в
спорте
Молекулярное строение и
биохимические свойства мышц
Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности
Биохимические изменения в организме
при мышечной деятельности различного
характера
Биохимические факторы физической
работоспособности
Биохимическая характеристика
скоростно-силовых качеств человека и
методов их развития
Биохимические основы выносливости и
методов её развития
Закономерности биохимической адаптации в процессе систематической
тренировки
Биохимический контроль при мышечной
деятельности
Биохимические основы рационального
питания при занятиях физическими
упражнениями и спортом
Итого
Аудиторные
Всего
занятия
часов Лекции Лаборат.
работы,
семинары
4
2
Самостоятельная
работа
2
4
2
2
4
2
2
6
2
4
6
2
2
2
8
2
2
4
4
2
6
2
6
2
48
18
2
2
2
4
6
24
IV.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Для проведения лекционных и семинарских занятий необходима учебная
аудитория с количеством посадочных мест, соответствующим численности
учебной группы. Для наглядного представления учебного материала
требуются:
 учебная доска,
 комплект настенных таблиц по всем темам курса,
 компьютер,
 видеопроектор,
 экран.
Для проведения лабораторного практикума необходимы:
 учебная лаборатория с постоянным оборудованием
приборами,
реактивами, лабораторной посудой;
 тредбан, велоэргометр;
 фотометр, рН-метр, термостат, центрифуга, лактиметр, газоанализатор;
 стандартные наборы реактивов для определения содержания
важнейших метаболитов в биологических объектах.
V. ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Форма итогового контроля – зачёт
VI. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
Рекомендуемая литература
Основная:
1.Биохимия. Учебник для институтов физической культуры./ Под ред.
Н.И. Волкова и В.В. Меньшикова/ - М.: ФиС, 1986.
2. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной
деятельности. - Киев: Олимпийская литература, 2000.
3. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2006
Дополнительная:
1. Плеханов С.А. Биохимия в спорте. Учебное пособие. – М.: Луч, 1998
2. Яковлев Н.Н. Биохимия спорта. – М.: ФиС, 1974
3. Рогозкин В.А. Методы биохимического контроля в спорте. – Л.: ГДОИФК
им.П.Ф.Лесгафта, 1990
4. Волков Н.И., Карасев А.В., Хосни М. Теория и практика интервальной
тренировки в спорте.- М.: ВА им. Ф.Э.Дзержинского, 1995
5. Волков Н.И., Олейников В.И. Биологически активные добавки в
специализированном питании спортсменов. – М.: Спортакадемпресс, 2001