METABOLISMUS A ZÁKLADNÍ ENEREGTICKÉ SYSTEMY Energy Systems and Sports | KOOH Sports Energetické krytí Fuelpump j0429603 j0295250 Obr_7 ATP (adenosintrifofsfát) – přímý zdroj energie pro svalovou činnost. Bez ATP by činnost nemohla probíhat, nedošlo by k zasunutní vláken aktinu mezi vlákna myozinu (viz. Prezentace „svaly“). ATP je poměrně málo (přibližně na 5s intenzivní práce) proto se musí neustále obnovovat (resyntetizovat) (Dovalil et.al. 2008) Zdroje energetických rezerv pro tvorbu ATP (játra, svaly, adipocyty) Jejich transport pomocí krevního řečiště Resyntéza ATP v Matrix Mitochondrie Využití molekul ATP pomocí ATPázy myozinových hlavic pro svalovou kontrakci Exercise Physiology Mcardle, Catch 2007 str. 147 Zdroje energie pro pohybovou zátěž Základní energetické systémy Buňky generují ATP skrze 3 rozdílné systémy 1.ATP CP systém (Alaktátový, neoxidativní (anaerobní), Fosfátový, (Substrate level metabolism.) 2. 2.Glykolytický systém (anaerobní glykolýza, glykolytická fosforylace) 3. 3. 3.Oxidativní systém (oxidativní (aerobní) fosforylace, aerobní glykolýza) Obr_11 Obr_12 1. ATP CP systém - Alaktátové neoxidativní (anaerobní) způsoby E krytí – také tzv. Substrate-level metabolism • Myokinázová reakce, kdy molekula ATP vznikne ze 2 molekul ADP 2 ADP ATP + AMP Hydrolýza ATP pomocí ATPázy Obr_8 ATP CP systém (Phospocreatine, PCr) Obr_9 1-3 sekundy 3-15 sek. All out sprint Poznámka • •Koncentrace fosfagenů ve svalech se rychle spotřebovává následkem anaerobního cvičení velké intenzity. Kreatin fosfát se může výrazně snížit (50-70%) během krátké doby (5-30s) cvičení o velké intenzitě a může být téměř zcela spotřebován, přičemž výsledkem je vyčerpání po velmi intenzivním cvičení. • •Doplnění fosfagenu po cvičení může nastat během relativně krátké doby. Kompletní resyntéza ATP se objevuje do 3 až 5 minut, kompletní resyntéza kreatin fosfátu se objevuje do 8 minut. • •Zdroj: https://www.fsps.muni.cz/emuni/data/reader/book-5/05.html • 2. Glykolytický (laktátový) systém, neoxidativní způsob získávání E. (anaerobní glykolýza, glykolytická fosforylace) •G + 2P + 2ADP 2 mol. kys. mléčné + 2ATP • •G….glykogen -metabolická acidóza -hladina LA v krvi - •Proces glykolýzy se odehrává skrze glykolytický systém, přes který je glukóza, nebo glykogen štěpen na Pyruvát. Pokud se glykolýza dále odehrává za nepřístupu kyslíku, je Pyruvát konvertován (přeměněn) na laktát •ATP CP systém společně s Glykolytickým systémem, jsou klíčové energetické zdroje pro výkony v délce trvání v řádu několika sekund až 2 min. 3. Oxidativní způsob (oxidativní fosforylace) •nedochází k tvorbě laktátu • •G + 38P + 38ADP + 6O2 6CO2 + 44H2O + 38ATP; (RQ = 1,0) • • •MK + 130P + 130ADP + 23O2 16CO2 + 146H2O + 130ATP; (RQ = 0,7) • • •BK + 77O2 63O2 + 38H2O + 9CO(NH2)2 + cca 40ATP; (RQ = 0,8) • • Obr_10 Pro aerobní resyntézu ATP se za přístupu kyslíku využívá glykogen, resp glukóza, která se glykolýzou mění v pyruvát, který se následně v mitochondriích svalových vláken přeměnění (konvertuje) na acetyl CoA. Acetyl CoA vstupuje do Krebsova cyklu a je tak umožněn vznik molekul ATP. Jedná se o chemickou reakci, při které se ATP obnovuje z glykogenu, resp. glukózy cestou anaerobní (bez přístupu kyslíku). Při těchto pochodech ve svalech vzniká sůl kyseliny mléčné – laktát. Tento energetický systém produkuje 2 molekuly ATP. Glykolýza – Přeměna glukózy na 2 molekuly pyruvátu za čistého výtěžku z molekul ATP a 2 molekul NADH (anaerobní štěpení glukózy na pyruvát a laktát) Konečným výsledkem glykolýzy je pyruvát, který může pokračovat jedním ze dvou následujících směrů: 1.pyruvát může být přeměněn na laktát (anaerobní cesta – Glykolytická fosforylace) 2. 2.pyruvát může být přesunut do mitochondrií (aerobní cesta – Krebsův Cyklus) Zdroj:https://www.fsps.muni.cz/emuni/data/reader/book-5/05.html Poznámka Sharkey, Gaskill 2006 Sharkey, Gaskill 2006 Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky Sharkey, Gaskill 2006 Pásma energetické krytí Anaerobní alaktátové Anaerobní laktátové Aerobní alaktátové sejmout0017 Práce ve skupině •Odhadněte čas zátěže a poměrové zapojení metabolických systémů 1.Sprint na 100m 2.Vzpírání – trh 3.Cyklista na Tour de France 4.Rychlobruslení 1000m 5.Běh na 5000m Sharkey, Gaskill 2006 Obnova energetických zdrojů • Metabolické adaptace (aerobní) •Vyšší průtok krve •Zvýšená kapacita svalů produkovat ATP •Zvýšená aerobní kapacita a vyšší VO2max •Vyšší aktivita mitochondrií a oxidativních enzymů (sukcinátdehydrogenáza, citrátsyntáza) •Větší zásoba glykogenu a volných mastných kys. (FFA) ve svalech •Schopnost efektivněji využít FFA (dostupnost, rychlost oxidace) •Schopnost šetřit glykogen během delšího cvičení •Magnituda změn je podmíněna geneticky • Adaptace enzymů (SDH) • Aktivita enzymů SDH a CS Metabolické adaptace (anaerobní) •Větší svalová síla •Zvýšená tolerance k acidobazické nerovnováze během cvičení vysoké intenzity •Mírně zvýšená aktivita ATP-CP a glykolytických enzymů •Zlepšení ekonomiky pohybu •Zvýšená pufrovací kapacita Metabolické adaptace (anaerobní) •Aktivita kreatinkinázy a myokinázy během maximálního zatížení •6s trvajícím opakovaným zatížením nedošlo ke zvýšení aktivity CK a MK •30s zatížením se ale aktivita zvýšila významně •Nárůst síly byl v obou případech téměř stejný (cca 14 %) Výkon během 60s testu max. intenzitou Koncentrace laktátu vlivem tréninku • Posun laktátového prahu vlivem tréninku Aktivita enzymů u (ne)trénované populace (mmol/g/min) Práce ve skupině •Napište co nejvíce metabolických adaptací na anaerobní trénink • • •Napište co nejvíce metabolických adaptací na aerobní trénink • BAZÁLNÍ METABOLISMUS (BMR) •Potřeba energie pro udržení všech vitálních funkcí Bazální metabolismus (BM) je nejnižší hodnotou látkové přeměny. Bazální metabolismus má hodnotu 100% a představuje základ, ke kterému se vztahují všechna navýšení daná různými denními aktivitami. Hodnota náležitého bazálního metabolismu (nál. BM) je hodnotou, která náleží tělesné hmotnosti, výšce, věku a pohlaví sledovaného jedince. Klidový metabolismus (KM) je metabolismus při tělesném klidu, bez dodržení přísných kritérií bazálního metabolismu. KM činí přibližně 110-120% nál. BM Zdroj: (Pastucha et. al, Tělovýchovné Lékařství) Kalorimetrie •PŘÍMÁ •měření tělem vydané energie v podobě tepla (jen u lab. zvířat) • •NEPŘÍMÁ •měření podle spotřeby kyslíku • (spotřeba O2 a intenzita zátěže jsou na sobě přímo závislé) Obsah obrázku patro, interiér, postel, místnost Popis byl vytvořen automaticky Výpočet Energetického výdeje •Kalorimetrie (nepřímá energometrie) • •pro praxi se používají tabulkové hodnoty, tzv. náležité hodnoty bazálního metabolismu (nál. BM) • •nál.BM udává průměrný energetický výdej za jednotku času • • • Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky vydej pr zatezi Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě RQ tuku = 0,7 RQ sacharidů = 1 1 g = 9,3 kcal 1 g = 4,1 kcal RQ = CO2 O2 (Hamar & Lipková, 2001) Respirační kvocient = poměr mezi vydýchaným oxidem uhličitým a spotřebovaným kyslíkem RQ (RER) % kcal sacharidy lipidy 0,71 0,0 100,0 0,75 15,6 84,4 0,80 33,4 66,6 0,85 50,7 49,3 0,90 67,5 32,5 0,95 84,0 16,0 1,00 100,0 0,0 Krokoměry, pedometry, wattmetry 1kcal = 4,2 kJ 1W = 1J / s Obsah obrázku nástroj, nůžky Popis byl vytvořen automaticky Spotřeba E na základě vykonané práce (W) lze vyjádřit vztahem Energy (kcal) = avg power (W) * duration (t - hours) * 3,6 Výkon je skalární fyzikální veličina, která vyjadřuje množství práce vykonané za jednotku času. • výsledek rovnice: akcelerace * hmotnost = síla (II. New. zákon) • síla * kadence/frekvence = výkon Metabolický ekvivalent MET •Jako 1 MET byla stanovena klidová hodnota VO2 vsedě, odpovídající přibližně 3,5 ml/kg/min • •Hodnoty kolísají v rozmezí od 0,9 MET (při spaní) až po např. 18,4 MET (při maratónu) • • •Zdroj: (Pastucha et. al, Tělovýchovné Lékařství) • Výdej energie při pohybových aktivitách závisí na: •intenzitě •délce trvání • 1lO2 = 20 kJ = 5 kcal 1W = 1J / s