Universitatea Ecologica Bucuresti

Facultatea de Educatie Fizica si Sport,anul I

Centrul de studii Barlad

FIZIOLOGIE GENERALA

SI A EFORTULUI SPORTIV

Sinteza

ORGANIZAREA FUNCTIONALA A CORPULUI UMAN

SI

HOMEOSTAZIA SI ADAPTAREA

Etimologia cuvantului homeostazie: - homais - asemanator; stassis - stare.

Unitatea elementara a corpului este reprezentata de celula, fiecare tip de celula fiind adaptata in vederea indeplinirii unei anumite functii.

60% din corpul adultului este prezentat de lichide. Cea mai mare parte a acestui lichid se afla in celula si se numeste lichid intra-celular si o treime se afla in afara celulei si reprezinta lichidul extracelular. El este transportat rapid prin sange si apoi se amesteca cu lichidele extra-celulare (tisulare) prin difuziune la nivelul peretilor capilarelor. Astfel acest lichid se afla in continua miscare prin tot corpul.

Extracelular - contine ioni de sodiu, bicarbonat si substante nutritive: O2, acizi grasi, aminoacizi, CO2 care este transportat de la celule la plamani spre a fi eliminat precum si alti produsi celulari care sunt transportati la rinichi pentru excretie.

Intra-celular - difera de cel extracelular, avand cantitati mari de ioni de potasiu, Mg si fosfat. Aceasta diferenta este mentinuta cu ajutorul unor mecanisme speciale de transport ionic prin membrana.

Sistemul de transport al lichidului extracelular este sistemul circulator. Lichidul extracelular este transportat prin tot corpul in 2 etape distincte:

a)      miscarea circulatiei permanente a sangelui in sistemul vascular.

b)      miscarea lichidului intre capilare NU si calule.

In conditii de repaus intregul circuit vascular este parcurs de sangele circulant in medie intr-un minut. In conditii de activitate extrema acelasi volum de sange strabat circuitul vascular de 6 ori pe minut. In timpul trecerii sangelui prin capilare are loc un schimb continuu de lichid extracelular intre plasma sanguina si lichidul interstitiar. Acest produs este asigurat de porii capilarelor prin care pot difuza in ambele sensuri mari cantitati de lichid si de solviti intre sange si spatiile inter celulare. Astfel se realizeaza in cateva secunde amestecarea permanenta a lichidului extracelular vascular cat si interstitiar al intregului organism si se asigura omogenitatea sa completa.

Originea principiilor nutritive din lichidul extracelular

Tractul gastrointestinal - o mare parte din sange pompat de inima iriga peretii tubului digestiv. Aici se afla dizolvate diferite substante nutritive incluzand glucidele, acizi grasi, aminoacizii etc. care sunt absorbite de lichidul extracelular.

Ficatul si alte organe ce indeplinesc functii metabolice primare - nu toate substantele absorbite pot fi utilizate in forma aceasta de catre celule.

Sistemul osteo-articular - in lipsa acestui sistem organismul va fi incapabil sa se deplaseze pentru procurarea hranei si pentru a se apara la pericolele inconjuratoare care pot fi fatale.

Sistemele de control ale organismului

Cel mai important este sistemul de control genetic - sistem care actioneaza in toate celulele si care controleaza toate functiile intra-celulare si extra-celulare. Multe alte sisteme actioneaza in interiorul organelor regland functiile sub-unitatilor acestora. Altele actioneaza peste tot in organism controland inter-relatiile dintre organe. Mentinerea constanta a componentei fizico-chimice ale mediului intern se realizeaza printr-o serie de mecanisme reglatoare care fac posibila homeostazia.

Mecanismele functionale homeostatice sunt sisteme de comanda cu auto-reglare care au la baza circuite de feed-back negativ ce poate fi explicat prin analiza modului cum se regleaza concentratia de CO2. Astfel cresterea concentratiei de CO2 in lichidul extracelular determina cresterea ventilatiei pulmonare iar aceasta va determina o reducere a concentratiei de CO2 deoarece in aceste conditii plamanii elimina cantitati crescute de CO2. Scaderea concentratiei CO2 din lichidul extracelular are ca efect reducerea ventilatiei, a eliminarii de CO2 si creste concentratia acestuia.

HOMEOSTAZIE SI ADAPTARE

In anul 1865, Claude Bernard a afirmat ca viata si sanatatea depind de capacitatea organismului de a mentine constant mediul intern intr-un mediu ambiant variabil. In anul 1929 Cannon defineste homeostazia ca fiind capacitatea organelor superioare de a-si mentine caracteristicile lor morfologice si functionale specifice intr-un mediu ambiant variabil. Mediul se schimba dar organismul isi pastreaza constantele fiziologice. Homoios = asemanator. Stassis = stare. Semnifica pastrarea unei stari asemanatoare cu ea insasi. Mecanismele homeostatice sunt sisteme de comanda cu auto-reglare care au la baza circuite feed back negativ. Sunt coordonate de sistem nervos si endocrin si reactioneaza modificandu-si starea functionala in sensul amplificarii sau diminuarii acesteia.

Homeostazia poate fi realizata numai daca sunt indeplinite urmatoarele conditii:

organele sa functioneze normal, sa poata opera rapid functiile necesare.

reactiile la variatiile impuse de mediu sa asigure desfasurarea normala a functiilor fiziologice in noile conditii impuse.

Adaptarea - antrenamentul este un efort permanent de adaptare la solicitate. Efortul sportiv solicita toate sub-sistemele organismului, ordinea functiilor aplicate si intensificate raspunsului, este diferita si legata de caracteristicile individuale si independenta de parametrii efortului. Solicitarea de efort este generalizata si capata caracter de stres atat fizic cat si psihic deoarece solicita mecanismele de adaptare. T

Reactiile de aparare si adaptare la solicitari sunt de 2 feluri:

specifice fiecarei agresiuni, reactii ce pot fi generale sau locale.

ne-specifice de natura nervoasa si endocrina, toate in scopul cresterii rezistentei organismului si evitarii alterarii morfologice si functionale.

Adaptarea specifica - sistemul simpato-adrenalin intervine rapid in prima faza a adaptarii urmat de reactii complexe neurohormonale pentru restabilirea homeostaziei. Substanta endocrina este dominata de axul hipotalamo-hipofiza, cortico-suprarenal insotit de participarea catecol-aminelor deosebit de important mai ales in timpul solicitarii de efort. Dupa Weneck deosebim adaptarea specifica care are loc la nivelul sistemelor imediat operationale cum sunt sistemele de comanda neuromuscular si energetic.

Adaptarea ne-specifica - dupa criteriul performantei motrice sportive adaptarea poate sa dezvolte capacitatea neuromusculara mai mult solicitata in eforturile in care predomina calitatea motrica sau coordonare. Capacitatea energo-motrica este predominata in eforturile de rezistenta dar si de forta de viteza.

Sangele si modificarile sale in efortul fizic

Sangele este un lichid circulant integrat intr-un tesut complex - tesutul sanguin si este format din mai multe compartimente: compartimentul tisular central reprezentat de organele henato-formatoare; compartimentul circulant sau sangele; compartimentul tisular periferic format de totalitatea celulelor sanguine mature prezente in tesuturi si organe. Originea sa este conjunctiva fiind format din plasma sanguina ce reprezinta substanta fundamentala si celulele care sunt elementele figurate (hematii, leucocite, trombocite).

Volumul, compozitia, rolul si proprietatile sangelui

Volumul total sanguin = volemie - acest volum cuprinde atat componenta lichida (plasma) cat si elementele figurate - 4 -5l la adult. Valorile volemiei depind de varsta.

Compozitia chimica a sangelui.

Plasma - 56%.

Elemente figurate - 44%.

Substante organice

- azotate - proteice - albumine, globuline, fibrinogen.

- ne-proteice - ureea, acid uric, amoniac, creatina, creatinina.

- ne-azotate - lipidele de gen colesterol.

- glucide = 80 - 110 - 120mg%

- alcoolul etilic.

- acidul lactic = 9 - 20mg%.

Substante anorganice - Na, Cl, Ca, K, Mg, Cu, I.

Proteinele plasmatice au rol important in organism, unele sunt produse de ficat (albumine), factorii coagularii (anticorpii si imuno-globulinele) sau in produsul de secretie a unor glande endocrine (homato-trop-hormonul, insulina). Substantele anorganice - prezente sub forma de saruri de Na, potasiu sau de cationi si anioni, mentin presiunea asmotica a sangelui . dintre cationi Na are rol de mentinere constanta a volemiei in echilibrul acido-bazic in polarizarea membranei celulare. Potasiul are rol de functie cardiaca, in activitatile nervoase si musculare si in polarizarea membranei celulare. Ca are un rol important in osificare, coagulare in contractie musculara, excitabilitate neuromusculara.

Leucocitele sau globulele albe se gasesc in numar de 6000 pana la 8000 mm3. Cresterea lor peste aceste valori poarta denumirea de leucocitoza, iar scaderea poarta numele leucopenie. Dupa aspectul nucleului leucocitele pot sa fie polinucleare (granulocite) si mononucleare (agranulocite). Rolul leucocitelor se manifesta in lupta impotriva agentilor straini patrunsi in organism.

Trombocitele sunt cele mai mici elemente figurate reprezentate de fragmente citoplasmatice anucleate in numar de 180000 - 500000mm3 de sange. Rolul lor consta in realizarea hemostazei spontane prin formarea dopului plachetar, aprind sangerarea in vasele mici, deci rolul important al plachetelor in coagulare.

Functiile sangelui - functia respiratorie; functia circulatorie; functia excretoare; functia nutritiva; functia de mentinere a homeostazei hidroelectrice; functia de termoreglare; functia de aparare; functia integrativa de coordonare si reglare.

Proprietatile fizico chimice ale sangelui in efort

In zonele in care sangele este saturat cu oxigen, culoarea sa este rosu aprins, circulatia fiind activa si rosu slab in zonele cu circulatie lenta. In ceea ce priveste densitatea sangelui, aceasta este data de cantitatea de substante solvite si de nr. elementelor figurate. Cantitatea normala la femei 1057 si la barbati 1027. Vascozitatea reprezinta gradul de aderare la peretii vaselor si se exprima in raport cu vascozitatea apei. La femei 4,4 si la barbati 4,7. Hemoragiile si anemiile scad vascozitatea creste in poliglobuli si leucemie.

PH reprezinta reactia sangelui, echilibrul acido bazic si semnifica logaritmul cu semn schimbat al concentratiei ionilor de H. Putem vorbi de un PH normal atunci cand valoarea acestuia este de 7,30 pana la 7,42 in conditii fiziologice, echilibrul acido bazic prezinta variatii care sunt compensate fara a altera starea generala. In efort creste acidoza prin acumulare de cataboliti, aceasta este readusa la normal prin reconstituirea rezervei alcaline a eliminarii de oxidului de carbon si a excretiei renale de acid lactic.      .

FIZIOLOGIA RESPIRATIEI

Respiratia externa:

1. ventilatia pulmonara.
2. schimbul de gaze O₂ si CO₂ intre alveolele pulmonare si sange.

Respiratia interna:

1. schimbul de gaze tisular O₂ de la sange la celula si CO₂ de la celula la sange.
2. respiratia celulara propriu-zisa.

Inspiratia- este un proces activ realizat de marirea volumului cutiei toracice in cele 3 diametre, elasticitatea tesutului pulmonar si adeziunea dintre foitele pleurale. Se creeaza o presiune intra-pulmonara mai mica cu aproximativ 2-3mmHg fata de cea atmosferica si astfel aerul patrunde in plamani.

Expiratia - normala este un proces pasiv. Expiratia fortata se relizeaza de muschii respiratori care coboara coastele iar muschii abdominali deplaseaza diafragmul spre cutia toracica creind astfel o presiune intra-pulmonara mai mare cu 2-4mmHg fata de cea atmosferica. Fapt care permite aerului din plamani sa poata fi eliminat spre exterior. La sfarsitul expiratiei presiunea aerului pulmonar devine din nou egala cu cea a aerului atmosferic.

Centrul respirator este compus din mai multe gupe dispersate de neuroni, localizate bilateral in bulbul rahidian si in punte. El se imparte in 3 grupe mari de neuroni:

1. grupul respirator dorsal in bulb care determina inspiratia si ritmul respirator
2. grupul respirator ventral din bulb care poate comanda atat expiratia cat si inspiratia.
3. centrul pneumotoxic localizat in partea superioara a puntii care controleaza atat fregventa cat si tipul de miscari respiratorii.

Activitatea nervoasa superioara

- Procesele corticale ce stau la baza activitatii nervoase superioare sint: excitatia corticala; inhibitia; inductia (formata din iradiere si concentrare); analiza si sinteza.

- Activitatea de semnalizare a scoartei cerebrale - se bazeaza pe conexiunile temporare ce iau nastere la nivelul scoartei in diferitele sale zone.

- Tipuri de activitate nervoasa superioara: tipul slab; tipul puternic echilibrat; tipul mobil; tipul neechilibrat.

- Constienta. - consta in integrarea, prelucrarea si interpretarea informatiei primite, stabilirea semnificatiei lor biologice si elaborarea de raspunsuri motorii sau psiho-emotionale adecvate situatiei.

- Fiziologia starii de veghe si somn.

- Fiziologia memoriei. Tipuri de memorie: senzoriala; primara; secundara; tertiara.

- Activitatea bioelectrica a scoartei cerebrale. - activitatea scoartei cerebrale este caracterizata prin potentiale electrice care pot fi culese direct de pe scoarta cand vorbim de electro-cortico-grama (E.C.G.) sau prin electrozi plasati pe craniu (E.E.G.).

ACTIVAREA UNEI UNITATI MOTORII

1. La nivelul corpului neuronal - in stare de repaos neuronul motor periferic se prezinta cu o polaritate negativa intracelulara si pozitiva extracelulara.

2. Activitatea unitatii motoare la nivelul axonului: - potentialele de actiune (procese pur bio-chimice) se transmit in rafale de-a lungul axonului realizand influxul nervos motor. Ca si la corpul neuronal, membrana axonala are in repaos o polarixare pozitiva la exterior si negativa la interior.

3. Activitatea unitatii motoare la nivelul sinapsei neuro-musculare - Influxul nervos (unda de negativitate) ajunge la butonul terminal al axonului. Partea progresiva unde se produce depolarizarea membranei butonului cu penetrarea Na. si Ca. in interior. Influxul de Ca determina eliberarea de acetil-colina in vezicule care va trece in spatiul sinaptic unde va excita membrana post-sinaptica. Depolarizarea butonului axonal dureaza cateva mili-secunde dupa care acesta se repolarizeaza, Na si Cl traversand in sens invers membrana.

4. Activitatea unitatii motoare la nivelul fibrei musculare: -potentialul de actiune se raspandeste ca o unda de negativitate pe rar-colina.

FIZIOLOGIA MUSCULARA

Muschiul este capabil sa transforme energia chimica in energie mecanica prin intermediul contractiei musculare. De altfel, aparatul muscular reprezinta cam o treime din intreaga greutate a corpului omenesc. Contractie musculara nu este de fapt decat explozia motorului muscular. Ea este ultima veriga a unui lant de functii (inima, S.N., termoreglare, aparat energetic, oxigenare) care intra in actiune cu timpul efortului. Performanta este legata de eficacitatea fiecaruia in parte din aceste functii legate pentru a produce si a perpetua exercitiul muscular. Este rezultatul unui antrenament fizic bine condus.

In muschi energia se produce pe doua cai:

1) Anaeroba - fara oxigen sint 2 surse de producere de energie musculara: una rezultata din degradarea fosfogenului cu producere de reatina; alta rezulta din degradarea glicogenului muscular cu producere de acid lactic. Acumularea acidului lactic in muschi este responsabil de oboseala prin diminuarea A.T.P.-ului disponibil si de alterarea contractilitatii fibrelor musculare. Acest proces de degradare al glicogenului in absenta oxigenului asigura pe moment eliberarea unei energii de alerta cand pe parcursul unui efort are loc o cheltuiala energetica crescuta, pasagera si sistemele cardio, pulmonar si vascular nu au nici timp nici posibilitatea de-a face fata unui consum crescut de oxigen.

2) Aeroba - cand aportul de oxigen satisface cererea, cum se intampla in eforturile de rezistenta de intensitate medie.

Muschii lenti si rapizi

Biopsiile musculare efectuate pe sportivi au permis izolarea a 2 tipuri de fibre musculare:

1. Fibre rosii sau lente in contractii lente cu contractii lente adaptate eforturilor de intensitate medie si de durata. Fibrele rosii cu contractie lenta sunt bogate in mioglobina, acest pigment care capteaza oxigenul pe care il duce spre tesuturile musculare active sau bogat vascularizate pentru a permite un aflux de sange si de substante nutritive in timpul efortului. Analiza lor chimica pune in evidenta un intreg arsenal de enzime indispensabile proceselor energetice aerobe. Sunt fibre ce asigura un efort de intensitate sub-maximala de lunga durata.

2. Fibre albe cu contractie rapida echipate mai bine pentru a asigura eforturi rapide, violente de scurta durata. Fibrele albe cu contractie rapida, echipate pentru un metabolism anaerob cu echipament enzimatic oxidativ si circulator putin dezvoltat, sunt fibre pentru eforturi scurte, violente de intensitate maxima. In fiecare muschi se gasesc aceste 2 categorii de fibre diferite in procentaje diferite dupa nivelul de antrenament.

Perioada unui efort de anduranta se masoara prin cantitatea de oxigen consumata in cantitatea de timp. Perioada efortului se masoara in procentaje de consum maximal de oxigen. Cu cat un exercitiu este mai intens cu atat consumul de oxigen va fi mai ridicat. Cand intensitatea eforului depaseste 90% VO2 max., glicogenul este singurul combustibil ce poate fi utilizat. Lipidele au rol important in exercitiile de intensitate moderata, de lunga durata = 50% VO2 max. Pentru toate organismele pluricelulare oxigenul este indispensabil vietii. Celula umana este astfel creata incat trebuie aprovizionata constant cu oxigen.

METABOLISMUL INTERMEDIAR SI ENERGETIC

Metabolismul - este schimbul permanent de substante dintre organism si mediu. Metabolismul prezinta 2 componente:

- intermediar - care reprezinta totalitatea transformarilor pe care le sufera alimentele introduse in organism (glucide, proteine, apa, minerale).

- energetic - consta in generarea si utilizarea energiei necesare, desfasurarii activitatii diferitelor organe si sisteme.

Metabolismul intermediar al glucidelor - glucidele se absorb din intestin sub forma de mono-zaharide, principalul produs fiind glucoza, care ajunge prin circulatia portala la ficat, care transforma o parte din glucoza in glicogen (de depozit) proces denumit glicogenogeneza.

Metabolismul intermediar al proteinelor - proteinele se transforma in aminoacizi, se absorb la nivel digestiv si ajung prin vena porta la ficat apoi in circulatia sistemica de unde sunt extrasi si folositi de toate tesuturile in scop plastic.

Metabolismul intermediar al lipidelor - sinteza lipidelor se face de la acetil Co.A in prezenta A.T.P.-ului, care reprezinta legatura esentiala intre metabolismul lipidelor si glucidelor. Lipogeneza este conditionata de aportul glucidic.

Metabolismul apei - dupa O2 apa reprezinta a doua substanta indispensabila mentinerii vietii. Necesarul de apa - 2,5l zi depinzand de temperatura si efortul depus putand ajunge la 4litri in 24ore.

Metabolismul mineral - nevoia de substante minerale este in medie de 25gr din care sarea reprezinta 10gr. Reglarea metabolismului mineral se realizeaza pe cale nervoasa prin centrii hipotalamici, tiroidieni, suprarenali si para-tiroidieni.

Metabolismul energetic - reprezinta totalitatea schimburilor energetice dintre materia vie si mediul extern. El are la baza transformari enzimatice, chimice, ale alimentatiei din cadrul metabolismului intermediar, glucidic, protidic, lipidic in care se elibereaza treptat energie cuprinse in principiile alimentare. Energia este stocata in molecula de A.T.P. in proportie de 45% si 55% se transforma in caldura.

Cheltuielile energetice ale organismului :

- fixe - care reprezinta metabolismul bazal (M.B.) )- este consumul energetic minim necesar intretinerii functiilor vitale. In repaos consumul energetic al organismului este mai mic si este rezultatul reactiilor chimice care au loc in organism. Vitale - inima, rinichi etc. determinarea metabolismului se face printr-o metoda indirecta a schimburilor gazoase folosind aparate cu circuit inchis in care se inspira si expira.      

- variabile - care depind de o serie de factori. Cele mai mari cresteri ale consumului de O2 se produc in eforturile intense cand energia calorica degajata poate depasi pentru scurt timp de 30 - 50ori valorile bazale ale cheltuielilor energetice.

Consumul energetic incepe inca inainte de incepere efortului si in continuare proportional cu efortul depus. Oricat s-ar mari ventilatia pulmonara nu se poate asigura o absorbtie de O2 mei mare de 6 - 7l min. Daca efortul este atat de mare incat organismul necesita 30 - 40l/min. nu se poate asigura aceasta valoare si organismul este nevoit sa lucreze in datorie de O2 se achita in perioada de restabilire a organismului dupa efort.

Cand temperatura scade pierderile de caldura cresc dar intervin mecanismele reflexe prin vaso-constrictie deci scade depozitul de caldura, iar instalarea frisonului intensifica arderile celulare cu 50%. Expunerea la cald intensifica circulatia respiratorie, secretia sudorala si termoliza. Intre cele 2 extreme de temperatura exista o valoare a temperaturii mediului ambiant de circa 21grade pentru omul imbracat si 28 grade pentru cel dezbracat. Temperatura de confort termic. Actiunea alimentelor - ingerarea de alimente activeaza schimburile energetice cu 10 - 15 fata de metabolismul bazal.

Emotiile, pot produce prin suprasolicitare modificari cronice ale metabolismului prin afectarea S.N.C. si endocrin. Pentru ca emotiile cresc secretia de adrenalina care are un efect stimulator energetic. In functie de cheltuielile energetice pe ramura de sport se calculeaza necesarul caloric zilnic. Exista tabele care contin tipul de efort cu valorile medii ale ratiei alimentare. Cunoscand costul energetic al activitatii efectuate avem posibilitatea planificarii repaosului in asa fel incat sa se obtina un echilibru energetic adecvat si sa se mentina greutatea corporala constanta.