أثر الصفات الكيميائية لأعضاء الجسم على تدريبات النشاط الرياضي

يبحث علم وظائف الأعضاء الرياضي في تأثير التمرين على وظيفة وبنية الجسم، ويوفر هذا للمدربين ومدربي اللياقة البدنية والمعلمين الصحيين والمدربين الرياضيين معلومات قيمة يمكنهم استخدامها لمساعدة الرياضيين على الأداء في أفضل مستوياته.

الصفات الكيميائية لأعضاء الجسم التي يتم تدريبها في البرنامج التدريبي لممارسة النشاط الرياضي

يبحث علم وظائف الأعضاء في دراسة كيفية العمل على وظائف الجسم عند التعرض لنوبات من التمارين الحادة والمزمنة، وإنها في الأهمية القصوى تكون دراسة كيفية تكيف الجسم من الناحية الفسيولوجية مع الإجهاد الحاد أو قصير المدى الناتج عن التمرين، تتعلق التمارين وعلم وظائف الأعضاء الرياضي بتطوير الأداء من خلال معرفة مبدأ عمل الجسم أثناء النشاط.

ماذا يحدث للجسم أثناء التمرين

1. في الجهاز العضلي الهيكلي

يتعلق التمرين بالحركة والجهاز العضلي مسؤول بشكل أساسي عن خلق الحركة، ولذلك فإن استجابات وتكيفات الجهاز العضلي لممارسة الرياضة هي أجزاء مهمة من فسيولوجيا التمرين، وأثناء التمرين تحدث العديد من التغييرات في العضلات الهيكلية، مثل التغيرات في درجة الحرارة والحموضة، وتعمل هذه التغييرات على التأثير أداء العضلات ومن الممكن أن ينتج عنها الإرهاق، وتعد عمليات إرهاق العضلات مجالًا مهمًا للبحث في فسيولوجيا التمرين، بالإضافة إلى ذلك تؤدي تكيفات الجهاز العضلي مع التمارين الرياضية إلى تغييرات طويلة الأمد في القدرة على التمرين.

واعتمادًا على نوع التمرين تؤثر التغييرات في تركيزات الإنزيم ومحتوى البروتين المقلص والأوعية الدموية على قدرة العضلات على أداء العمل، على سبيل المثال يرفع تمرين التحمل من نشاط الإنزيمات في العضلات الهيكلية التي تتفاعل في العمليات الهوائية للطاقة، في المقابل يرتبط تدريب القوة بزيادة حجم العضلات بسبب زيادة تخليق البروتينات المقلصة مع تغيير طفيف في محتوى الإنزيم اللاهوائي، وهذه الأنواع من التكيفات مناسبة لنوع معين من النشاط، حيث أن هذه التكيفات ستحسن أداء العضلات في أنواع الأنشطة التي حفزت هذه التكيفات.

محددات قوة العضلات

يختلف مقدار القوة التي يمكن أن تولدها العضلة بشكل فردي، وتؤثر الوراثة دورًا كبيرًا في تكوين هذه القوة، ولكن هناك محددات أخرى أيضًا:

• طول العضلات: تنتج معظم القوة عندما تعمل العضلات في درجة متوسطة، كما أن النطاق المتوسط ​​هو المكان الذي يوجد فيه تداخل مثالي للخيوط الرفيعة والسميكة على مستوى العضلات.

• سرعة التقصير: تكون القوة أكبر في حال كانت الحركة بشكل بطيء، وينتج عن أداء العضلات (متساوي التوتر) قدرة أكبر من الانكماش الثابت (متساوي القياس).

• الميزة الميكانيكية: تعمل معظم العضلات في وضع غير مؤثر ميكانيكيًا؛ بسبب موضع نقطة إدخال العضلات بالنسبة إلى الجزء الذي يتم تحريكه من الطرف، حيث تعمل عضلات الفخذ عبر الأذرع العظمية لعظم الفخذ والساق ومفصل الركبة هو نقطة الارتكاز والعضلة الرباعية الرؤوس تدخل في الطرف العلوي من قصبة الساق.

• تكون ألياف العضلات: يتم ترتيب الحُزم الموجودة في العضلات وفقًا لشكل العضلة، ويتم إنتاج المزيد من القوة بواسطة العضلات حيث تكون الحزم متوازية مع المحور الطولي للعضلة.

• النسيج الضام: يوفر النسيج الضام في العضلات وحولها الدعم كما يزيد من قدرة العضلات على إنتاج القوة.

2. أنظمة الطاقة

تستمد الطاقة اللازمة لممارسة الرياضة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) من تفكك الطعام من النظام الغذائي، والتي تكون في الأصل في شكل بروتين ودهون وكربوهيدرات، وتم توفير الطاقة من خلال مسارات إنزيمية مختلفة تعمل على تكسير الطعام وتؤدي في النهاية إلى تكوين (ATP)، ويتأثر المسار الأيضي المحدد المستخدم والطعام المرتبط به الذي يتم تقسيمه للحصول على الطاقة بنوع التمرين وطول الوقت الذي يؤديه الشخص وله آثار على قدرة الشخص على أداء هذا التمرين. 

ومن أجل تلبية العمليات التي تتطلب إلى (ATP) عند ممارسة الرياضة، هناك زيادة في التفاعلات الكيميائية في الجسم التي توفر (ATP)، وفي التمثيل الغذائي الهوائي تستخدم التفاعلات الكيميائية الأكسجين لتحطيم الكربوهيدرات تمامًا مثل الجليكوجين والجلوكوز والدهون للحصول على الطاقة، مع مستويات معتدلة من التمارين يمكن للعضلات استعمال الطرق الهوائي لإشباع متطلبات الطاقة المختلفة، كما أن الطرق الهوائية لا تسمح بإنتاج الطاقة القصوى للعضلات، ولكن النشاط الهوائي يمكن أن يمتد لأوقات طويلة من الزمن.

الفسفرة التأكسدية (نظام هوائي)

النظام الهوائي هو أكسدة الجلوكوز والأحماض الدهنية والأحماض الأمينية، ويمكن لهذه المركبات مجتمعة مع الأكسجين إطلاق كميات كبيرة من الطاقة المستخدمة لتوفير (ATP)، ويحدث هذا في الميتوكندريا في الخلية، ويوفر هذا النظام أقل من (ATP) في الدقيقة مقارنة بنظام الفوسفات ونظام حمض اللاكتيك، ولكن يمكن أن يستمر ما دامت هناك عناصر غذائية لتوفير الركائز، وبالتالي فإن النظام الهوائي مفيد لأنشطة التمارين الهوائية الأقل قوة ولكن طويلة المدى.

2. نظام القلب والأوعية الدموية

الجهاز القلبي الوعائي مسؤول عن نقل الدم وبالتالي الأكسجين والمواد المغذية إلى أنسجة الجسم، وبالمثل فإن نظام القلب والأوعية الدموية يسهل إزالة الفضلات مثل ثاني أكسيد الكربون من الجسم، بالإضافة إلى ذلك يشارك القلب والأوعية الدموية بشكل مركزي في تبديد الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية أثناء التمرين المطول، كما أن المكونات الأساسية لجهاز القلب والأوعية الدموية هي القلب الذي يضخ الدم والشرايين التي تعمل على سير الدم من وإلى الأنسجة.

تدفق الدم والضغط

أثناء التمرين تتسبب العوامل المختلفة في ممارسة العضلات في توسع الأوعية وفتح الشعيرات الدموية الخاملة، وهذه العوامل هي:

• زيادة درجة الحرارة.

• انخفاض في الأوكسجين.

• انخفاض في منتجات التمثيل الغذائي.