Санкт-Петербургский государственный университет физической культуры им. П.Ф. Лесгафта
Учебно-методическое пособие
Возрастная биохимия
Т.В. Живова
Санкт-Петербург
2007
УДК 577.1
Рецензенты: Е.В. Розенгарт - докт. биол. наук, профессор (СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта), Н.Д. Гольберг - канд. биол. наук, доцент (СПбНИИФК)
Живова Т.В.
Возрастная биохимия: учебно-методическое пособие / Т.В. Живова; СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта.- СПб.: [б.и.], 2007.- 51 с.
Печатается по решению редсовета СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта
Утверждено УМК СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта. Прот. № 2 от 05.10.06
Учебно-методическое пособие написано в соответствии с государственным стандартом по биохимии для вузов физической культуры. В пособии изложены особенности метаболизма, гормональной регуляции и биоэнергетики растущего организма и пожилых людей. Кроме того, в пособии описаны основные принципы питания детей и подростков, занимающихся физической культурой и спортом, и особенности питания пожилых людей для поддержания здоровья и активного долголетия. В пособии дано биохимическое обоснование методикам занятий физической культурой с детьми, подростками и пожилыми людьми.
Предназначено для студентов 4-5 курсов дневной и заочной форм обучения.
УДК 577.1
© СПб ГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2007
© Т.В. Живова, 2007
Содержание
Введение
Часть 1. Биохимические особенности растущего организма
1.1 Общая характеристика растущего организма
1.2 Особенности метаболизма растущего организма
1.3 Специфика эндокринной регуляции растущего организма
1.4 Особенности биоэнергетики растущего организма
1.5 Возрастные особенности работоспособности
1.6 Особенности питания растущего организма
1.7 Биохимическое обоснование методики проведения занятий физической культурой и спортом с детьми и подростками
Часть 2. Биохимические особенности стареющего организма
2.1 Основные механизмы старения
2.2 Особенности метаболизма пожилых людей
2.3 Особенности нейроэндокринной регуляции стареющего организма
2.4 Особенности биоэнергетических процессов
2.5 Особенности питания в пожилом возрасте
2.6 Обоснование методики занятий физической культурой с пожилыми людьми
Список литературы
Введение
Постановлением Государственного Совета Российской Федерации, состоявшегося в январе 2002 года, предусмотрены меры, направленные на существенное развитие в нашей стране физкультуры и спорта. Особое внимание в нем уделяется физкультурно-оздоровительной работе, которой должны быть охвачены все слои населения, начиная от детей дошкольного возраста до пожилых людей. Поэтому выпускник спортивного вуза должен иметь необходимую подготовку для проведения занятий по физическому воспитанию и спорту в различных возрастных группах.
В данном учебно-методическом пособии в краткой форме рассмотрены основные биохимические особенности растущего и стареющего организма, знание которых необходимо специалисту в области физической культуры для грамотной организации физкультурно-оздоровительной работы с детьми и пожилыми людьми, а также и для проведения тренировочных занятий с детьми, занимающимися спортом.
Важнейшей задачей физического воспитания в детском возрасте является стимулирование гармоничного развития организма. Организм ребенка непрерывно растет и развивается, происходит последовательная смена стадий индивидуального развития организма. Для каждой из этих стадий характерны свои морфологические, биохимические и функциональные особенности, которые необходимо знать и учитывать при планировании и проведении занятий физической культурой и спортом.
Задача занятий физическими упражнениями в пожилом возрасте - замедлить развитие возрастных изменений, способствовать сохранению работоспособности и продлению жизни.
Часть 1. Биохимические особенности растущего организма
1.1 Общая характеристика растущего организма
С биологических позиций, период роста организма можно разделить на три этапа:
· детский - с рождения до 11-12 лет;
· подростковый - с 11-12 лет до 15-16 лет;
· юношеский - с 15-16 лет до 19-20 лет.
Следует отметить, что существуют и другие условные классификации растущего организма.
Ребенок рождается, в среднем, с весом 3200-3500 г и ростом 50-55 см. В течение первого года жизни прирост составляет около 25 см, а вес увеличивается в среднем в три раза. Далее до 11-12 лет темп роста снижается, но в 12-13 лет у девочек и в 14-15 лет у мальчиков, снова происходит значительный скачок в развитии. В юношеском возрасте скорость увеличения роста постепенно снижается, прекращаясь у девочек к 16-17 годам, а у мальчиков - к 18-19 годам.
За время обучения в школе организм ребенка испытывает значительный скачок в развитии: рост в среднем увеличивается на 40-50 см, масса тела - на 30 кг.
Развиваются внутренние органы, нервные клетки головного мозга. Ежегодно увеличивается объем сердца, жизненная емкость легких (ЖЕЛ) с 1400 мл в 7 лет до 2700 мл в 15 лет - у мальчиков, и с 1200 мл, соответственно, до 2500 мл - у девочек.
В развивающемся организме кривые роста различных тканей и органов значительно различаются. Например, рост мышечной ткани, органов дыхания, пищеварения, почек и объем крови организма коррелирует с ростом длины тела. Рост органов размножения до периода полового созревания замедлен, но заметно увеличен в течение этого периода. Значительно быстрее всех органов развивается головной мозг.
У разных детей данный процесс формирования и развития органов, систем, функций протекает со значительными индивидуальными колебаниями. В XX столетии в ряде стран наблюдался процесс акселерации (от латинского acceleration - ускорение) - сокращения сроков роста с одновременным увеличением других показателей физического развития (длины тела, массы тела, длины стопы и т.д.).
Несмотря на более высокие физические показатели, некоторые системы организма (сердечно-сосудистая, нервная и др.) часто отставали в развитии, что приводило к снижению иммунитета, устойчивости к болезням, к раннему развитию утомления. Данный феномен акселерации обусловливает необходимость индивидуального подхода и особой специфики проведения спортивных занятий с детьми-акселератами.
Для решения данной проблемы необходим комплексный подход и учет особенностей растущего организма.
1.2 Особенности метаболизма растущего организма
Основной биологической особенностью растущего организма является высокая интенсивность обмена веществ. На биологическом уровне это проявляется в высоких скоростях протекания метаболических реакций.
Как известно, метаболизм - это совокупность химических реакций, протекающих во внутренней среде организма. Метаболизм, в свою очередь, делится на катаболизм и анаболизм. Под катаболизмом понимают химические процессы, при которых макромолекулы подвергаются расщеплению до молекул меньшего размера. Конечными продуктами катаболизма являются углекислый газ (СО2), вода (Н2О) и аммиак (NH3).
Для катаболизма характерны следующие закономерности:
· в процессе катаболизма преобладают реакции окисления;
· процесс протекает с потреблением кислорода;
· процесс сопровождается выделением энергии, бьльшая часть которой аккумулируется в форме АТФ (аденозинтрифосфат). Часть энергии выделяется в виде тепла.
Анаболизм включает в себя различные реакции синтеза и характеризуется следующими особенностями:
· реакции носят восстановительный характер;
· процесс протекает с потреблением водорода (в форме НАДФ·Н2);
· анаболизм протекает с потреблением энергии, источником которой является АТФ.
У взрослого человека оба эти процесса протекают с примерно одинаковой скоростью, что обеспечивает обновление химического состава организма.
У детей, подростков и юношей катаболизм и анаболизм протекают с более высокими скоростями, чем у взрослых, и при этом анаболизм по своей скорости значительно превышает катаболизм, что приводит к накоплению химических веществ в организме и, в первую очередь, белков. Накопление белков в организме - обязательное условие его роста и развития.
Белковый обмен
Белковый обмен растущего организма имеет определенную направленность и свои особенности. Необходимо учитывать, что белок является основным строительным материалом для клеток и тканей растущего организма. В процессе роста мышечной ткани в ее клетках увеличивается содержание белков (саркоплазмы, ферментов, сократительных и др., которые составляют 80% сухого остатка). Увеличивается процент отношения веса мышечной ткани к весу тела. В 16 лет он составляет около 44,2% от общей массы тела, в то время как в 8 лет он составляет только около 27,2%.
Белки выполняют в организме и другие важные функции (каталитическую, сократительную, регуляторную, энергетическую, защитную и др.).
Белковый обмен растущего организма, как и метаболизм в целом, характеризуется высокой интенсивностью и преобладанием реакций анаболизма над реакциями катаболизма, о чем свидетельствует положительный азотистый баланс.
Азотистый баланс является одним из важнейших показателей белкового обмена.
При положительном балансе количество вводимого азота, поступающего в организм с пищевыми белками, больше общего количества выводимого азота, выделяемого, главным образом, с мочой (в виде мочевины, аммиака, креатинина и других азотсодержащих соединений). Процент использования и задержки азота, поступившего в организм, у грудного ребенка вдвое больше, чем у взрослых.
Показателем интенсивности синтеза белков в растущем организме является также высокое содержание ДНК и РНК в клетках.
Для поддержания положительного азотистого баланса, необходимого для нормального роста и развития, в растущий организм должно поступать с пищей достаточное количество белков.
Средняя суточная потребность в белках в нашей стране для взрослых составляет около 100 г; для детей абсолютная величина ниже, но на кг веса выше: 2-5-летнему ребенку рекомендуют 3,5 - 4 г/кг веса тела, 12-13-летнему - 2,5 г/кг веса тела, 17-18-летнему - 1,5 г/кг.
Значительное влияние на норму белка оказывает биологическая ценность пищевых белков, двигательная активность и характер физических нагрузок.
Нарушение роста и развития ребенка может быть вызвано как недостаточным, так и избыточным поступлением пищевых белков.
Ранним проявлением белкового дефицита является уменьшение в крови количества альбуминов и снижение альбумин-глобулинового коэффициента (А/Г). Снижение мочевины и общего азота в суточной моче растущего организма тоже является сигналом о недостаточности поступления белков с продуктами питания.
Дефицит белков может привести к задержке роста, полового созревания, к снижению массы тела, ослаблению защитных свойств организма.
Интенсивность метаболизма в организме спортсмена увеличивает потребность в белках, особенно во время нагрузок скоростно-силового характера, при выполнении которых усиливается распад белков, главным образом мышечных.
При избыточном поступлении белков в организм пищеварительные ферменты не способны их полностью гидролизовать. Активность протеолитических ферментов, катализирующих переваривание белков до аминокислот (пепсина, трипсина, химотрипсина и др.), у детей до 11-12 лет низкая. С возрастом возрастает секреторная функция желудочного сока, его кислотность повышается, достигая к 13 годам показателей взрослых людей.
В раннем возрасте также слабо развита секреторная функция поджелудочной железы. Из-за повышенной проницаемости кишечной стенки у детей возможно всасывание в кровь наряду с аминокислотами также и частично расщепленных белков - пептидов, обладающих токсическими свойствами.
Нарушение пищеварения белков может привести к нарушению метаболических процессов растущего организма.
Углеводный обмен
Углеводный обмен тоже имеет ряд возрастных особенностей. Углеводы - основной источник энергии. За счет углеводов обеспечивается более половины суточной энергетической ценности пищевого рациона. Углеводы выполняют в организме и ряд специализированных функций (структурные, защитные и другие).
Особая роль углеводов как источников энергии обусловлена тем, что они могут окисляться в организме как аэробно, так и анаэробно, тогда как окисление белков и жиров протекает только аэробно. Потребность в углеводах для детей различного возраста очень индивидуальна, но углеводы должны обеспечивать более 50% суточной калорийности. С ростом ребенка, по мере увеличения его энерготрат, абсолютная потребность в углеводах должна возрастать.
При пониженном поступлении углеводов с пищей в организме ускоряется использование жиров и белков в качестве источников энергии. Усиленный распад белков может привести к снижению их содержания в клетках и появлению признаков "белкового голодания".
Ввиду несовершенства нейроэндокринной регуляции обмена веществ, у детей чаще, чем у взрослых, наблюдается склонность к гипогликемии, особенно при физических нагрузках, связанных с проявлением выносливости.
В отличие от организма взрослого человека, организм ребенка не обладает способностью к быстрой мобилизации углеводных запасов и поддержанию высокой интенсивности углеводного обмена.