BIOENERGETIKA SVALOVÉ ČINNOSTI David Zahradník, PhD. Projekt: Zvyšování jazykových kompetencí pracovníků FSpS MU a inovace výuky v oblasti kinantropologie, reg.č.: CZ.1.07/2.2.00/15.0199 Svalové vlákno sken0001 Druhy svalových vláken Klíčová kritéria pro klasifikaci druhů svalových vláken: 1. Schopnost dodávat dostatečné množství energie pro svalovou kontrakci 2. Schopnost odolávat únavě Rozlišujeme svalová vlákna: Červená Bílá nebo Typ I. Typ IIa, IIx Základní charakteristika Typ I (červená) Odolné únavě Vysoká kapacita pro aerobní dodávku energie Nevhodná pro činnosti s rychlým nárůstem síly Nízký anaerobní výkon Typ II (bílé) Rychle unavitelná Vysoká kapacita pro anaerobní dodávku energie Vhodná pro činnosti s rychlým nárůstem síly Nízký aerobní výkon pomalá rychlá Fiber types Characteristic Type I Type IIa Type IIx Motor neuron size Small Large Large Nerve conduction velocity Slow Fast Fast Contraction speed Slow Fast Fast Relaxation speed Slow Fast Fast Fatigue resistance High Intermediate/Low Low Force production Low Intermediate High Power output Low Intermediate/High High Endurance High Intermediate/Low Low Aerobic enzyme content High Intermediate/Low Low Anaerobic enzyme content Low High High Capillary density High Intermediate Low Myoglobin content High Low Low Mitochondria size / density High Intermediate Low Fiber diameter Small Intermediate Large Color Red White/red White pomalá rychlá Event Type I Type II 100 m sprint Low High 800 m run High High Marathon High Low Olympic weightlifting Low High Soccer, hockey High High Basketball Low High Distance cycling High Low Baseball pitcher Low High Boxing High High Cross-country skiing High Low Tennis High High Relativní zastoupení typů svalových vláken v různých sportech Metabolismus zatížení Základní terminologie: Metabolismus, neboli tok energie v biologické soustavě, zahrnuje především přeměnu makroergních substrátů (uhlovodanů, bílkovin a tuků), které obsahují chemickou energii. Energie vzniká rozkladem chemických vazeb ve výše uvedených energetických substrátech, což zajišťuje energii k vykonání biologické práce. Katabolismus je rozklad velkých molekul na menší molekuly, což je spojeno s uvolněním energie (např. rozklad glykogenu na glukózu). Anabolismus je opak katabolismu. Je to syntéza větších molekul z menších molekul (např. syntéza bílkovin z aminokyselin). Adenosine triphosphate (ATP) Adenine Triphoshate Adenosine Ribose Vysoce energetické vazby Jediné možné ,,palivo,, kosterního svalu Princip úhrady energie v těle Makroergní substráty (sacharidy, tuky, bílkoviny) ENERGETICKÝ SYSTÉM Volba energetického systému závisí primárně na: 1.Intenzitě zátěže 2.Objemu zátěže O2 ano O2 ne Vznik ATP Aerobně Anaerobně Hydrolýza ATP energie Svalová kontrakce intenzita nízká vysoká Jak? aerobně anaerobně Kde? Mitochondrie Sarkoplazma substrát Sacharidy Tuky bílkoviny Sacharidy Energetický systém Pomalá glykolýza Oxidativní systém Rychlá glykolýza ATP-CP systém (fosfasgenový) Energetické systémy Fosfagenový (ATP-CP) Rychlá glykolýza (LA) Oxidativní systém (O2) Pomalá glykolýza (O2)* Fosfagenový systém ATP AMP Glykolýza Sacharidy ATP Pyruvát Laktát Acetyl CoA Krebsův cyklus Tuky NADH FADH ETC ATP H2O Pomalá glykolýza Rychlá glykolýza Oxidativní systém Anaerobně Aerobně ATP-CP Fosfagenový systém (ATP-CP) Fosfagenový systém zajišťuje ATP primárně pro krátkodobé činnosti s velkou intenzitou (např. odporový trénink a sprint) a je aktivní na začátku všech cvičení bez ohledu na intenzitu. Glykolýza Glykolýza znamená rozklad sacharidů – buď glykogenu uloženého ve svalu, nebo glukózy dodané do krve – k resyntéze ATP. Konečným výsledkem glykolýzy je pyruvát a ten může pokračovat jedním ze dvou následujících směrů: 1.Pyruvát může být přeměněn na laktát 2. 2. Pyruvát může být přesunut do mitochondrií Oxidativní systém Oxidativní systém, primární zdroj AT v klidovém stavu a během činností nízké intenzity, vyžívá jako substrát především sacharidy a tuky. Po začátku činnosti, kdy intenzita cvičení narůstá, začínají být jako substrát upřednostňovány místo tuků sacharidy. Tvorba energie, kapacita Fosfagenový, glykolytický a oxidativní systém se liší svou schopností dodávat energii pro činnosti různé intenzity a trvání. Obecně platí obrácený vztah mezi maximální tvorbou ATP daného energetického systému (tj. ATP vytvořenou za jednotku času) a celkovým množstvím ATP, které je systém schopen vytvořit během delšího časového úseku. Výsledkem je, že fosfagenový energetický systém dodává primárně ATP pro činnosti o vysoké intenzitě a krátkém trvání (např. běh na 100 m), glykolytický systém pro činnosti se střední až velkou intenzitou a krátkým až středně dlouhým trváním (např. běh na 400 m) a oxidační systém pro činnosti s nízkou intenzitou dlouhého trvání (např. maraton). Míra, do jaké tyto tři energetické systémy přispívají k tvorbě ATP, záleží primárně na intenzitě svalové aktivity a sekundárně na délce trvání. Nikdy, ať už během cvičení či odpočinku, nezajišťuje celkový přísun energie pouze jeden samotný systém. Délka trvání činnosti Intenzita činnosti Primární energetický systém (systémy) 0-6 sekund Extrémně velká Fosfagenový 6-30 sekund Velmi velká Fosfagenový a rychlá glykolýza 30 sekund až 2 minuty Velká Rychlá glykolýza 2-3 minuty Střední Rychlá glykolýza a oxidační systém >3 minuty Malá Oxidativní systém Vliv délky trvání činnosti a intenzity na to, který energetický systém bude využit jako primární Systém Stupně tvorby ATP Kapacita tvorby ATP Fosfagenový 1 5 Rychlá glykolýza 2 4 Pomalá glykolýza 3 3 Oxidace uhlovodanů 4 2 Oxidace tuků a bílkovin 5 1 Měřítko stupně a kapacity tvorby ATP Pozn.: 1 = nejrychlejší/největší; 5 = nejpomalejší/nejmenší Děkuji za pozornost