Рекомендовано к изданию
Экспертно-методическим советом
Института туризма, рекреации, реабилитации
и фитнеса «РГУФКСМиТ»
Протокол № 85 от 27 марта 2018 г.
УДК: 577.1(07)
Ч-46
Черемисинов В.Н. Биохимия человека: Учеб. пособие для студентов
РГУФКСМиТ, обучающихся по направлениям подготовки 49.03.01
«Физическая культура» и 49.03.02 «Физическая культура для лиц с
отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)». – М.:
РГУФКСМиТ, 2018. – 410 с.
Рецензент:
Беляев Ф.П. – к.м.н., доцент
В пособии на современном научном уровне изложены основы общей и
динамической биохимии, а также биохимические основы занятий физическими
упражнениями и спортом. Материал пособия соответствует требованиям
государственных образовательных стандартов по направлениям подготовки
49.03.01 «Физическая культура» и 49.03.02 «Физическая культура для лиц с
отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)».
Пособие может быть использовано слушателями Высшей школы тренеров,
Института повышения квалификации и профессиональной переподготовки
кадров, а также специалистами в различных областях физической культуры и
спорта, желающими повысить свою профессиональную квалификацию.
2
Стр.2
Оглавление
Введение в биохимию………………………………………… 3
Раздел I. Биохимия обмена веществ в организме человека.....4 4
Глава 1. Химический состав организма человека…………………….. 4
1.1.
1.2.
Химические элементы, входящие в состав организма
человека………………………………………………………... 4
Вещества, образующие организм человека…………………. 5
Глава 2. Общие закономерности обмена веществ……………………. 7
2.1.
Обмен веществ как основа жизнедеятельности живых
организмов…………………………………………………….. 7
2.2.
2.3.
2.4.
2.4.1.
2.4.2.
2.5.
Ассимиляция и диссимиляция - две стороны обмена
веществ........................................................................................ 9
Этапы обмена веществ………………………………………... 10
Изменения обмена веществ…………………………………... 12
Возрастные изменения обмена веществ……………………... 12
Изменчивость обмена веществ как основа
приспособляемости живых организмов……………………... 15
Взаимосвязь обменных процессов с клеточными
структурами…. ……………………………………………….. 16
Глава 3. Биоэнергетика ………………………………………………… 23
3.1.
3.2.
Источники энергии для организма человека……………….. 24
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
Биологическое окисление как основной путь получения
энергии…………………………………………………………. 25
Аэробное биологическое окисление………………………… 26
Адениловая система………………………………………..
28
Биохимические механизмы аэробного биологического
окисления……………………………………………………… 31
Энергетический эффект биологического окисления……….. 36
Субстратное фосфорилирование…………………………….. 41
402
Стр.402
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
Регуляция скорости аэробного окисления…………………... 42
Свободное окисление…………………………………………. 43
Анаэробное окисление………………………………………... 45
Образование свободных радикалов………………………….. 46
Глава 4. Общие принципы регуляции обмена веществ в организме... 50
4.1.
4.2.
4.2.1.
4.2.2.
4.2.3.
4.3.
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
4.3.4.
4.3.5.
4.4.
4.4.1.
4.4.2.
4.4.3.
4.4.4.
4.4.5.
4.4.6.
Концентрация реагирующих веществ (доступность
субстратов) как фактор регуляции обменных процессов
Ферменты – биологические катализаторы………………….. 52
Строение ферментов………………………………………….. 53
Свойства ферментов………………………………………….. 54
Механизм действия ферментов………………………………. 57
Витамины……………………………………………………… 58
Номенклатура витаминов…………………………………….. 59
Функции витаминов…………………………………………... 62
Жирорастворимые витамины………………………………… 62
Водорастворимые витамины…………………………………. 68
Витаминоподобные вещества……………………………….. 80
Гормоны……………………………………………………….. 81
Гормоноподобные вещества………………………………….. 86
Химическая природа гормонов………………………………. 87
Химические превращения гормонов………………………… 89
Механизм действия гормонов……………………………….. 90
Взаимодействие между железами внутренней секреции….. 93
51
Нервная регуляция деятельности желез внутренней
секреции……………………………………………………….. 95
Глава 5. Углеводы. Обмен углеводов…………………………………. 98
5.1.
5.2.
5.3.
403
Общие сведения об углеводах……………………………….. 98
Пищеварение углеводов……………………………………… 107
Пути использования продуктов пищеварения углеводов в
организме.................................................................................... 109
Стр.403
5.4.
5.5.
5.5.1.
5.5.2.
Синтез гликогена……………………………………………… 110
Использование углеводов в качестве источника энергии….. 111
Анаэробная фаза превращений углеводов…………………... 112
Аэробная фаза превращений углеводов…………………….. 117
Глава 6. Обмен липидов………………………………………………... 123
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.6.1.
6.6.2.
6.6.3.
6.6.4.
6.7.
6.8.
Общие сведения о липидах…………………………………… 123
Жиры (триглицериды)………………………………………… 125
Стероиды………………………………………………………. 128
Пищеварительные превращения липидов…………………… 130
Транспорт и депонирование липидов………………………... 133
Диссимиляция липидов………………………………………. 135
Окисление глицерина…………………………………………. 136
Окисление жирных кислот…………………………………… 138
Мобилизация жиров из жировых депо………………………. 138
Образование и превращения кетоновых тел………………… 140
Превращения холестерола и фосфолипидов………………… 142
Синтез липидов из продуктов углеводного и белкового
обмена…………………………………………………………. 144
Глава 7. Обмен белков………………………………………………….. 146
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.4.1.
7.4.2.
7.4.2.1.
7.4.2.2.
7.4.2.3.
7.4.2.4.
7.4.3.
Общие сведения о белках…………………………………….. 146
Свойства белков……………………………………………….. 150
Роль белков в организме человека…………………………… 152
Превращения белков в организме человека………………… 153
Пищеварительные превращения белков…………………….. 153
Пути использования аминокислот в организме…………….. 157
Синтез белков…………………………………………………. 158
Декарбоксилирование аминокислот…………………………. 161
Трансаминирование аминокислот…………………………… 162
Дезаминирование аминокислот……………………………… 163
Устранение аммиака из организма…………………………... 164
404
Стр.404
Глава 8. Обмен воды и минеральных соединений……………………. 169
8.1.
8.2.
8.3.
Содержание и роль воды в организме человека…………….. 169
Потребность в воде……………………………………………. 173
8.3.1.
8.3.2.
8.3.3.
8.3.4.
8.4.
8.5.
Содержание и роль минеральных веществ в организме
человека………………………………………………………... 175
Содержание и роль минеральных кислот…………………… 175
Содержание и роль солей в организме………………………. 177
Содержание и роль ионов в организме человека…………… 178
Минеральные буферные системы организма……………….. 184
Регуляция обмена воды и минеральных веществ в
организме………………………………………………………. 186
Особенности обмена воды и минеральных соединений при
занятиях физической культурой и спортом…………………. 189
Раздел II. Биохимические основы мышечной деятельности 194
Глава 9. Биохимия мышц и мышечного сокращения………………… 194
9.1.
9.2.
Химический состав мышечной ткани……………………….. 195
Строение мышечной ткани…………………………………… 196
9.3.
9.4.
9.4.1.
9.4.2.
Типы мышечных волокон……………………………………. 202
Механизм и химизм мышечного сокращения………………. 204
Механизм мышечного сокращения …………………………. 204
Химические превращения, обеспечивающие сокращение и
расслабление мышцы…………………………………………. 205
Глава 10 Энергетика мышечной деятельности………………………... 210
10.1.
10.2.
10.2.1.
10.2.2.
Роль АТФ при мышечной работе……………………………. 211
Пути ресинтеза АТФ при работе…………………………….. 213
Креатинфосфокиназная реакция……………………………... 216
Ресинтез АТФ в процессе гликолиза………………………… 218
10.2.3. Миокиназная реакция………………………………………… 225
10.2.4. Аэробный ресинтез АТФ……………………………………... 226
405
Стр.405
10.2.5.
Соотношение различных путей ресинтеза АТФ при работе.. 232
Глава 11. Биохимические изменения в организме под влиянием
мышечной работы…………………………………………….. 236
Срочные биохимические изменения………………………… 236
Отставленные изменения…………………………………….. 240
Кумулятивные (накопительные) биохимические изменения 241
11.1.
11.2.
11.3
11.4.
Зависимость срочных биохимических изменений от
особенностей выполняемой тренировочной
работы……………………..
11.4.1.
244
Влияние мощности и продолжительности выполняемых
упражнений на характер и глубину срочных
биохимических изменений…………………………………… 244
11.4.2. Характеристика упражнений зоны максимальной
мощности………………………………………………………. 246
11.4.3. Характеристика упражнений зоны субмаксимальной
мощности………………………………………………………. 247
11.4.4. Характеристика биохимических изменений при
выполнении упражнений зоны большой мощности………... 249
11.4.5. Характеристика биохимических изменений при
выполнении упражнений зоны умеренной мощности……… 250
11.4.6. Характеристика различных метаболических состояний
организма……………………………………………………… 251
11.4.7.
Влияние продолжительности интервалов отдыха между
повторными упражнениями на срочные биохимические
изменения……………………………………………………… 255
11.4.8.
11.4.9.
Зависимость срочных биохимических изменений от
режима деятельности мышц…………………………………. 256
Зависимость срочных биохимических изменений от
количества участвующих в обеспечении работы мышц…… 257
406
Стр.406
Глава 12. Биохимия утомления…………………………………………. 260
12.1.
12.2.
Понятие и общая характеристика утомления……………….. 260
Современные представления о природе и механизмах
утомления……………………………………………………… 262
12.3.
12.4.
12.5.
Биохимические изменения, вызывающие утомление при
выполнении упражнений зоны максимальной мощности…. 265
Биохимические изменения, вызывающие утомление при
выполнении упражнений зоны субмаксимальной мощности 267
Биохимические изменения, вызывающие утомление при
выполнении упражнений зоны большой и умеренной
мощности………………………………………………………. 268
Глава 13. Биохимические превращения в период отдыха после
мышечной работы…………………………………………….. 272
Гетерохронность восстановительных процессов…………… 272
Пути ускорения восстановительных процессов…………….. 276
Явление суперкомпенсации…………………………………... 279
13.1.
13.2.
13.3.
Глава 14. Закономерности биохимической адаптации под влиянием
систематической тренировки………………………………… 284
Понятие о срочной и долговременной адаптации…………... 284
14.1.
14.2.
14.3.
14.4.
Биохимические предпосылки основных принципов
спортивной тренировки…………………………..
Эффект повторной работы, выполняемой в период
недовосстановления после предыдущей…………………293
Эффект повторной работы, выполняемой в период
суперкомпенсации, вызванной предыдущей работой……… 295
Глава 15. Биохимические основы скоростно – силовых качеств……... 300
15.1.
Биохимические факторы, определяющие проявление силы
и быстроты……………………………………………………. 300
15.2.
Биохимическое обоснование методики совершенствования
силовых и скоростных способностей………………………... 304
407
285
Стр.407
Глава 16. Биохимические основы выносливости………………………. 307
16.1.
Биохимические факторы, определяющие проявление
алактатного компонента выносливости……………………... 309
16.2.
16.3.
16.4.
16.5.
16.6.
16.7.
16.8.
16.8.1.
16.8.2.
16.8.3.
Биохимические факторы, определяющие проявление
гликолитического компонента выносливости………………. 310
Биохимические факторы, определяющие проявление
аэробного компонента выносливости……………………….. 312
Специфичность различных компонентов выносливости…... 316
Методы оценки алактатного компонента выносливости…... 318
Методы оценки гликолитического компонента
выносливости…………………………………………………. 319
Методы оценки аэробного компонента выносливости…….. 320
Биохимическая характеристика средств и методов
совершенствования различных компонентов выносливости 321
Тренировка алактатного компонента выносливости……….. 322
Совершенствование гликолитического компонента
выносливости………………………………………………….. 323
Биохимическое обоснование средств и методов
совершенствования аэробного компонента выносливости… 326
Глава 17. Биохимическое обоснование особенностей методики
занятий физическими упражнениями и спортом с лицами
разного возраста………………………….…………………… 331
Биохимические особенности растущего организма………… 331
Биохимические особенности стареющего организма
Биохимический контроль в процессе занятий физической
культурой и спортом………………………………………… 344
Объекты биохимических исследований………………….... 345
17.1.
17.2.
Глава 18
18.1.
18.2.
18.3.
Тесты, используемые в биохимическом контроле лиц,
занимающихся физической культурой и спортом……349
Химические исследования выдыхаемого воздуха………….. 351
408
337
Стр.408
18.3.1.
18.3.2.
Максимальное потребление кислорода (МПК)…………….. 351
Дыхательный коэффициент (ДК)……………………………. 353
18.3.3. Неметаболический «излишек» СО2 …………………………. 353
18.3.4.
18.4.
Кислородный долг……………………………………………. 354
Биохимические исследования крови………………………… 355
18.4.1. Определение кислотно-щелочного равновесия крови…… 356
18.4.2. Определение содержания молочной кислоты в крови……... 357
18.4.3. Определение содержания мочевины в крови……………….. 358
18.4.4. Определение количества и активности ферментов в крови.. 359
18.5.
18.6.
Исследование мышечной ткани……………………………… 360
Выбор биохимических показателей…………………………. 361
Глава 19. Биохимические основы рационального питания при
занятиях физической культурой и спортом…………………. 365
Сбалансированность важнейших компонентов питания…. 366
Суточные энерготраты организма человека………………… 366
Суточная потребность в углеводах, жирах, белках………… 368
Белковый компонент питания………………………………... 369
Липидный компонент питания……………………………… 371
Углеводный компонент питания…………………………….. 375
Обеспечение потребности в витаминах……………………... 378
Удовлетворение потребности в минеральных соединениях. 380
Потребность в воде и пути ее удовлетворения…………….. 382
Специфические функции питания…………………………… 384
Биологически активные пищевые добавки…………………. 389
19.1.
19.2.
19.3
19.4.
19.5.
19.6.
19.7.
19.8.
19.9.
19.10.
19.11.
19.11.1. Адаптогены……………………………………………………. 390
19.11.2. Ноотропы……………………………………………………… 391
19.11.3. Препараты энергетического и пластического действия……. 392
19.11.4. Антиоксиданты и антигипоксанты…………………………... 393
19.11.5. Витамины и витаминные комплексы………………………... 397
19.11.6. Стимуляторы кроветворения………………………………… 397
409
Стр.409
19.12.
Режим питания……………………………………………….. 398
Библиографический список………………………………. 400
410
Стр.410