Тема 2. Часть 1. Социально-биологические основы физической культуры

единая саморазвивающаяся
и саморегулирующаяся
биологическая система
Анатомо-морфологические особенности и
физиологические функции организма
Функциональные системы

организма

Внешняя среда и ее воздействие на
организм и жизнедеятельность человека

Взаимосвязь физической и умственной
деятельности

Утомление, восстановление

Биологические ритмы и
работоспособность

Гипокинезия и гиподинамия

Средства физической культуры в
совершенствовании организма,
обеспечении устойчивости
работоспособности

Контроль знаний

Литература

– это высокоорганизованная биологическая система, способная совершенствовать механизмы управления биологическими

процессами через социальные факторы.
Физиологическая система организма – наследственно закрепленная, регулируемая система органов и тканей (кровообращения, дыхания…), которые функционируют в организме во взаимосвязи друг с другом.
Функциональная система организма – образует взаимосвязь органов, тканей, физиологических систем, обеспечивая в итоге достижение цели в определенном виде деятельности.
Гомеостаз – относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма.
Рефлекс – ответная реакция организма через центральную нервную систему на раздражение рецепторов.
Адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условия среды.
Саморегуляция – процесс автоматического поддержания какого-либо жизненно важного фактора на постоянном уровне.

свойств организма, которые определяют деятельность человека.
Метаболизм – обмен веществ в

организме для энергетического и пластического обеспечения процессов жизнедеятельности.
Двигательная активность – понятие, связанное с воспроизведением общего количества движений. Чрезмерная двигательная активность (гипердинамия) приводит к переутомлению, перенапряжению; недостаточная (гиподинамия) – к различного рода физической детренированности.
Социально-биологические основы физической культуры – понятие о принципах взаимодействия закономерностей социальных и биологических в процессе овладения ценностями физической культуры.
Утомление – физиологическое состояние, возникающее в организме человека в результате проделанной работы (физической или умственной) и выражающееся в снижении работоспособности, дискоординации регуляторных механизмов, нарушении гомеостаза.

все периоды его жизни – с момента зачатия до ухода

из жизни. В основе жизни лежит автоматическое поддержание жизненно важных факторов на необходимом постоянном уровне.
Этот процесс обеспечивается саморегуляцией обмена веществ, кровообращения, дыхания и других физиологических процессов.
Одним из условий саморегуляции является обратная связь, поступление информации в центральную регулирующую систему, рис.
Организм – сложная биологическая система. Все органы взаимодействуют между собой, обеспечивая жизнедеятельность организма.

Схема саморегуляции
кровяного давления

1 – Контур отклонение параметра,
связанное с влиянием внешней среды
2 –влияние внешней среды
А – следящий аппарат
Б – управляющий регуляторный аппарат
В – объект регуляции
С – регулируемый параметр

гомеостаз

клеток.
Свойства клетки:
Имеет упорядоченное строение;
Обладает возбудимостью;
Участвует в обмене веществ и энергии;
Способна

к росту и размножению;
Содержит генетическую информацию;
Приспосабливается к условиям среды.

Организм – единая целостная
система, куда входят:

Система органов

Органы

Ткань

Клетки и межклеточное вещество

функции
Физиологические системы организма
Кровь
Сердечно-сосудистая
Дыхательная
Пищеварение и выделение
Нервная
Сенсорная (анализаторы)
Эндокринная
Каждый вид спорта

предъявляет
свои требования к системам организма

человека – более 200 костей.
Суставы, связки, сухожилия соединяют все кости

человека. Благодаря им происходит сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение.
Эластичность и упругость костей зависит от наличия в них органических веществ.

Основная функция костной системы – опора и перемещение тела и его звеньев в пространстве.

Скелет человека состоит:
1 - Череп;
2,13,14 - Позвоночник;
3,4,5 - Грудная клетка;
6-11 - Скелет верхних конечностей;
16-21 -Скелет нижних конечностей.

мышц
Механизм мышечного сокращения
Химизм мышечного сокращения
Обзор скелетных мышц

способных к длительному напряжению и белых волокон – способных к

быстрому напряжению).
Волокно состоит из миофибрилл (миозина и актина). По направлению волокон различают мышцы: прямые, косые, поперечные, круговые.

2 вида мышц

Гладкая

Поперечно-полосатая

миозин

актин

мышца

мышечное
волокно

миофибрилла

Мышца состоит: 72-80% воды и 16-20% плотное вещество.
Двигательная единица мышцы состоит из одного мотонейрона и
иннервируемых им мышечных волокон.

способности;
Количества мышечных волокон в мышце;
Количества функциональных единиц, одновременно возбуждающихся при

сокращении;
Частоты посылаемых импульсов;
Исходной длины мышц;
Условий взаимодействия с костями скелета.

У человека около 600 скелетных мышц.
Их масса 35-40% общей массы тела.

Различают
мышцы:

Антагонисты-синергисты;
Сгибатели-разгибатели;
Приводящие-отводящие;
Сжимающие-расширяющие

Антагонисты – мышцы,
действия которых направлены
противоположно.

На рисунке схематично
представлена двуглавая мышца
плеча (бицепс) - 1 ,
сгибающая руку в локтевом
суставе и треглавая мышца
плеча (трицепс) - 2,
разгибающая руку в этом
же суставе.

м.с.).
КПД м.с. – отношение производимой работы к общим энергетическим

затратам. КПД м.с. человека около 20%, у спортсменов – выше.
К мышце подходят и от нее отходят нервные волокна, которые:
Приводят мышцы в рабочее состояние;
Регулируют обменные процессы
Мышцу пронизывают капилляры, по которым:
Поступают необходимые для жизни вещества;
Выводятся продукты обмена.

Внутренняя работа мышц
(трение в мышечном волокне
при сокращении)

Внешняя работа мышц
(перемещение тела, груза
в пространстве)

Видеофрагмент
Внешняя работа мышц

нервного волокна на мышечное осуществляется через

нервно-мышечный синапс.
Синапс состоит из 2-х разделенных щелью мембран (1-я мембрана нервного происхождения, 2-я – мышечного). Под воздействием нервного импульса возникает нервный потенциал, который возбуждает мышечное волокно.

Нервная мембрана

Нервный импульс

Мышечная мембрана

Щель между мембранами Нервный потенциал

Схема процессов, происходящих в синапсе при возбуждении

химических превращениях. Источником энергии служит расщепление АТФ. Однако запасы АТФ

в мышцах незначительны, необходим ресинтез АТФ.

Химические превращения протекают при:

Наличии 02 (аэробно)

Отсутствии 02 (анаэробно)

Ресинтез АТФ за счет окисления.
Энергия окисления идет на расщепление
молочной кислоты, ресинтез углеводов.
Окисляются все органические вещества
(белки, жиры, углеводы, аминокислоты …).
Расщепление происходит до СО2 и Н2О.

Ресинтез АТФ за счет расщепления
углеводов (гликогена и глюкозы). Однако,
количество этих веществ постепенно
падает, накапливается молочная кислота,
возникает кислородный долг, не полностью
восстанавливается АТФ.

Аэробный ресинтез АТФ более экономичен и в 20 раз эффективнее.

Мышечная деятельность часто осуществляется за счет аэробного и анаэробного
ресинтеза АТФ. При анаэробном процессе – высокая мощность, короткое время
развертывания процессов; при аэробном – высокая продолжительность.

мышцы поясничной области;
2 - сгибатели ног;
3 - разгибатели

рук;
4 - большая грудная мышца;
5 - мышцы брюшного пресса.

– красные кровяные клетки, транспортирующие О2 к тканям и углекислый

газ к легким (дыхательная функция);
Лейкоциты – белые кровяные тельца, уничтожают инородные тела и болезнетворные микробы (защитная функция);
Тромбоциты – играют важную роль в свертывании крови.
Плазма крови питает ткани, создает иммунитет к вирусам, удаляет продукты распада.
Общее количество крови - 7-8% массы тела. В покое 40-50% крови находится в депо (печень, селезенка, сосуды …). Потеря более 1/3 объема крови опасна для жизни.
Различают 4 группы крови (I,II,III,IV).

э

т

Плазма
55-60%

Форменные
элементы
40-45%

Вода
90%

Сухое вещество 10%

л

э

л

т

- эритроциты

- лейкоциты

- тромбоциты

Схема состава крови

главный орган ССС, совершающий ритмические сокращения. Сердце – автономное, автоматическое

устройство, работа его корректируется многими связями органов и систем организма.
ССС состоит из большого и малого кругов кровообращения (рис.).
Пульс – волна колебаний в результате удара порций крови, выбрасываемой под давлением при сокращении сердца. Норма пульса в покое 55-75 уд/мин.
Кровяное давление создается силой сокращения сердца и упругостью стенок сосудов. Норма 120/70 мм рт. ст.

Схема сердца и кровообращения

Ни один орган не нуждается столь
сильно в тренировке и не поддается
ей столь легко, как сердце

атмосферного воздуха через альвеолы легких поступает О2, а из организма

выделяется СО2.
Механизм дыхания: при увеличении объема полости грудной клетки в ней понижается давление и в легкие засасывается воздух – происходит вдох. Затем полость грудной клетки уменьшается и воздух из легких выталкивается – происходит выдох.
Расширение полости грудной клетки осуществляет дыхательная мускулатура.
Внешнее дыхание – этап, при котором О2 из воздуха переходит в кровь, а СО2 из крови в воздух. Переход осуществляется за счет разности парциального давления.
Тканевое (внутреннее) дыхание – потребление клетками О2 и выделение ими СО2 как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии для обеспечения жизнедеятельности.

Строение дыхательной системы
1-носовая полость, 2- глотка,
3-гортань, 4-трахея, 5-бронхи,
6-легкие, 7- диафрагма.

и выделение
К органам пищеварения относятся: ротовая полость, желудок, двенадцатиперстная

кишка, тонкие и толстые кишки. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, переваривается и всасывается.
Физическая нагрузка увеличивает потребность организма в питательных веществах, стимулирует выделение пищеварительных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность пищеварения.

К органам выделения относится: желудочно-кишечный тракт, легкие, почки, потовые, сальные, слезные железы.
Основную нагрузку несут почки (с мочой выделяется до 75% вредных веществ). При физической нагрузке потовые железы и легкие увеличивают активность выделительной функции.

В покое через потовые железы выделяется
около 20 мл пота в час, при умеренной
работе – 80 мл, при интенсивной нагрузке
– до 1500 мл в час (рис.).

нервной системы (нервы и нервные узлы)
Мозг активен и во время

бодрствования, и во время сна. Мозг потребляет в 5 раз больше О2, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Мозг много потребляет и глюкозы: 60-70% глюкозы, образуемой печенью.
Ухудшение кровоснабжения мозга может быть связано с гиподинамией, возникает головная боль, снижение умственной работоспособности.
Для характеристика умственной работоспособности рекомендуем использовать ряд методик, оценивающих различные ее компоненты (внимание, объем памяти, мышление).

Структура
ЦНС

Головной мозг

Спинной мозг

Кора больших
полушарий
головного мозга

ЦНС
а – головной мозг
б – спинной мозг
1 – большие полушария
головного мозга
2 – мозжечок
3 – продолговатый мозг

приспособлению организма к изменениям внешней среды. Анализаторы трансформируют внешние раздражители

в нервные импульсы.

Анализаторы состоят из 3 разделов: рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге, перерабатывающего сигналы рецептора в ощущения.

Различают анализаторы:

зрительный

вестибулярный

слуховой

вкусовой

кожный

двигательный

обонятельный

висцеральный

процессов в организме.
Гормоны могут тормозить или ускорять рост организма, половое

созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних органов.
Функция ЖВС регулируется ЦНС, все расстройства ЖВС вызывают снижение работоспособности человека.

Эндокринная система - железы внутренней секреции (ЖВС)

Расположение ЖВС:
1 – эпифиз, 2 – гипофиз, 3 – щитовидная железа,
4 – паращитовидная железа, 5 – загрудинная
железа, 6 – надпочечники, 7 – поджелудочная
железа, 8 – половые железы

среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности, а

также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм стремится сохранить необходимое постоянство внутренней среды, обеспечивая тем самым относительную независимость от внешней среды.
Одни константы стабильны и относительно жесткие (рН крови - 7.36-7.40, t тела - 36-42o), другие и в норме значительно колеблются (ударный объем сердца – 50-200 см3).
Человек способен приспосабливаться к самым суровым природным условиям.

Факторы внешней среды

Природные

Биологические

Социальные

почву, водоемы, вырубая леса, повышая радиацию - человек убивает себя,

а не природу, которая просто будет существовать в другом виде.
Природные факторы могут оказывать и положительное влияние на человека (напр. воздействие специфическим составом воздуха соляных пещер на лечение заболеваний дыхательной системы, все средства народной медицины).
Физически подготовленный человек легче переносит воздействие различных неблагоприятных факторов внешней среды

Природные и социально-экологические факторы и их воздействие на организм

Человек зависит от
окружающей среды обитания
точно также как среда
обитания зависит от человека

Крушение танкера у берегов Испании в 2002 году и его последствия

Доказано, эффективность умственной деятельности прямо зависит

от физической подготовленности, а уровень умственной
подготовленности влияет на физическую подготовленность

Оптимальные занятия физическими упражнениями повышают активность обмена веществ и энергии, улучшают кровоснабжение и газообмен, а это положительно влияет на умственную работоспособность.
Занятия физическими упражнениями способствуют совершенствованию органов чувств (двигательной чувствительности, зрительных, слуховых восприятий), развитию памяти, внимания, проявлению определенных качеств ума (пытливость, любознательность, находчивость, гибкость…).
Вместе с тем, овладев системой знаний в области физической культуры (т.е. повысив уровень умственной подготовленности) занимающиеся более эффективно повышают свой уровень физической подготовленности.

с ощущением усталости.
Биологическая роль утомления:
А) своевременная защита организма от истощения;
Б)

средство повышения функциональных возможностей
организма (мышечная работа без утомления не повышает
функциональные возможности организма).
Без утомления нет развития

Виды утомления

Фазы утомления

Острое

Хроническое

Общее

Локальное

Компенсированное

Устранить утомление возможно: повысив уровень тренированности, оптимизировав
активность, используя арсенал средств восстановления, оптимально сочетая
умственную и физическую деятельность.

Некомпенсированное

заключающийся в постепенном возвращении физиологических и биохимических функций к исходному

состоянию.

Особенности восстановления:
Фазность (восстановление вначале идет быстро, затем замедляется);
Гетерохронность (вначале восстанавливается дыхание, затем частота пульса, далее энергетический потенциал мышц);
Волнообразность (после нагрузки
наблюдаются 3 фазы работоспособности:
1 - пониженная,
2 - повышенная (сверхвосстановление),
3 - исходная.
Для ускорения восстановления необходимо:
Активный отдых;
Рациональное сочетание нагрузки и отдыха;
Дополнительные средства восстановления (питание, массаж, водные процедуры, витамины, музыка…)

Фаза сверхвосстановления –
основа тренировки организма,
роста его выносливости и др.
физических качеств.
Повторные нагрузки
целесообразно выполнять в
фазе сверхвосстановления.

2

3

4

1

Схема расхода и восстановления
энергетических запасов организма

1 – исходный уровень, 2 – работа,
3– восстановление, 4 – сверхвосстановление

характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий.
Биоритмы
экзогенные
эндогенные
Биоритмы
по
функции
физиологические
адаптивные
Суточные биоритмы
(физиологическое

изменение
работоспособности по часам суток)

Знание закономерностей биоритмов
является одним из факторов здорового
образа жизни, обеспечения высокой
работоспособности, имеет важное
значение и в практике лечения
(напр. при лечении зубов min болевая
чувствительность отмечается после
полуночи и утром, а max - к 18 часам)

ночь

исходный

уровень

в организме вследствие длительной гипокинезии.
Гиподинамия – это «болезнь цивилизации», это

ситуация с «аварийными» последствиями для жизнедеятельности.

Формы
гиподинамии

хроническая

острая

общая

локальная

Последствия гиподинамии
(реакция сердца на стандартную нагрузку)

возникающих при гиподинамии.
Нервная система – нарушение деятельности коры больших полушарий

головного мозга, что приводит к нарушению координации движений.
Функции двигательного аппарата – атрофия и перерождение мышц. В результате уменьшается тонус мышц, выносливость, скорость, сила (рис.), ухудшаются функциональные свойства мышц, ослабляется связочный аппарат.
Вегетативные функции – отрицательные изменения в системе кровообращения (уменьшаются размеры сердца, учащение пульса), дыхания, желез внутренней секреции (надпочечников).
Психические функции – эмоциональная неустойчивость, снижение умственной работоспособности.
Снижение устойчивости к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Примерное ухудшение ряда показателей
под влиянием гиподинамии один месяц
(за 100% показатели до гиподинамии)
по Коробкову А.В.

упражнениями -способствуют переходу организма на повышенный (по сравнению с покоем)

уровень функциональной активности. Диапазон этих изменений в различных органах и системах весьма значителен (рис.). Функциональная активность стимулирует процессы восстановления и адаптации, тем самым совершенствует организм, повышает работоспособность, устойчивость к гипоксии, перегреванию, охлаждению, эмоциональной напряженности…Основным условием сохранения организма является его активность.
Естественные факторы природы – эти средства способствуют закаливанию и оздоровлению организма, а в сочетании с физ. упражнениями эффект усиливается.
Гигиенические факторы – соблюдение правил гигиены (режим дня, питание, условия занятий) способствуют положительному эффекту занятий физическими упражнениями.

Примерные сдвиги
физиологических функций
во время выполнения
упражнений (по сравнению
с уровнем покоя)

1 – обмен в скелетных мышцах
2 – кровоток в скелетных мышцах
3 – число действующих капилляров
на 1мм3 скелетной мышцы
4 – минутный объем кровообращения
5 – минутный объем дыхания
6 – потребление кислорода

Число раз

– М.: ФиС, 1978.
Дильман В.Д. Большие биологические часы. – М.:

Знание, 1982.
Лаптев А.П., Полиевский С.А. Гигиена: Учебник для институтов и техникумов физической культуры. – М.: ФиС, 1990.
Реабилитация здоровья студентов средствами физической культуры: Учебное пособие/Волков В.Ю., Волкова Л.М. –СПбГТУ, СПб., 1998.
Физическая культура студента. Учебник для студентов вузов/ Под общ. Ред. В.И.Ильинича. – М.: Гардарики, 2003.
Физическая культура (курс лекций): Учебное пособие/Под общ. Ред. Л.М.Волковой, П.В.Половникова: СПбГТУ, СПб., 1998.
Дополнительная:
Бальсевич В.А., Запарожанов В.А. Физическая активность человека. – Киев.: Здоровья, 1997.
Физиология человека. (Учебник для институтов физической культуры). Под ред. Н.В.Зимкина. М., ФиС, 1975.

культуры»
В какую систему человека входят связки, суставы, сухожилия?

Из каких волокон состоит мышца?

Какое количество скелетных мышц у человека?

При каких условиях экономичнее и эффективнее осуществляется
ресинтез АТФ?

Как называются клетки крови, транспортирующие кислород к тканям?

Как называется орган, через который в большей степени происходит
выделение вредных веществ из организма в покое?

Как называются отрицательные изменения в организме из-за
недостатка движений?

Какой орган человека нуждается больше всего в
физической тренировке?

От чего зависит эластичность и упругость костей?

Какие форменные элементы крови защищают организм
от болезнетворных микробов?