POHYBOVÁ SOUSTAVA SVALY A TYPY SVALOVÝCH VLÁKEN skenovat0002 Contents Cíl přednášky w stavba svalu, svalové vlákno a miofibrily w základy svalové kontrakce w typy svalových vláken, ukázka u různých sportovců w diagnostika svalových vláken Contents Kosterní svalová tkáň w ovládaná vůlí; vědomě kontrolovaný wpřes 600 svalů Srdeční svalová tkáň w neovládaný vůlí, pracuje s asistencí nervového a endokrinního systému Hladká svalová tkáň w vegetativní svaly; ovládané nevědomě wve stěnách cév a vnitřních orgánů Typy svalů Illustration STRUKTURA KOSTERNÍHO SVALU KOST ŠLACHA SVAL SVALOVÁ VLÁKNA SVALOVÉ VLÁKNO MYOFIBRILA JÁDRA SVALOVÝ SNOPEC 20640Bv Illustration SVALOVÉ VLÁKNO (buňka) MITOCHONDRIE SARKOPLAZMA JÁDRO SARKOLEMA MYOFIBRILA OTEVŘENÉ T-TUBULY TRIÁDA Key Points Důležité w Svalová buňka se nazývá svalové vlákno. w Svalové vlákno je ohraničeno plazmatickou membránou nazývanou sarkolema. Svalové vlákno w Cytoplazma svalového vlákna se nazývá sarkoplazma. w Uvnitř sarkoplazmy, T-tubuly umožňují transport aktivních látek ke svalovému vláknu. w Sarkoplazmatické retikulum obsahuje kalcium. Illustration MIKROSNÍMEK MYOFIBRIL Illustration USPOŘÁDÁNÍ FILAMENT AKTIN MYOZIN SARKOMERA A-PROUŽEK I-PROUŽEK Illustration USPOŘÁDÁNÍ FILAMENT V SARKOMEŘE AKTIN MYOZIN TROPONIN TROPOMYOZIN M-LINIE MYOZINOVÉ VLÁKNO AKTINOVÉ VLÁKNO Illustration AKTINOVÉ VLÁKNO TROPONIN AKTIN TROPOMYOZIN Illustration MOTORICKÁ JEDNOTKA MOTORICKÁ JEDNOTKA MOTONEURON NERVOSVALOVÁ PLOTÉNKA Key Points Důležité w Myofibrily jsou kontraktilní jednotky kosterních svalů, sval tvoří několik stovek až tisíc myofibril. w Sarkomera se skládá z vláken dvou bílkovin, myozin a aktin, které jsou zodpovědné za svalovou kontrakci. Myofibrily w Myozin je tenké vlákno s kulovitými hlavičkami na jednom konci. w Aktinové vlákno tvoří: aktin, tropomyozin, a troponin (připojeno k Z disku). w Myofibrily se skládají ze sarkomer, nejmenších funkčních jednotek svalu. Contents 1. Motoneuron, vysílající signály z mozku nebo míchy, uvolňuje mediátor (neurotransmitér) tzv. acetylcholin (Ach) z nervosvalové ploténky. 2. Navázáním ACh na receptor způsobí v membráně otevření kanálů pro sodné ionty, a vyvolá tak vznik akčního potenciálů svalové buňky. Podráždění/Kontrakce 3. Akční potenciál se šíří po sarkolemě a skrz T-tubuly k sarkoplazamtickému retikulu, pak se do sarkoplazmy vylijí ionty Ca2+. 4. Ca2+ ionty se váží na troponin na aktinovém vláknu, troponin změní svoji prostorovou konfiguraci a umožní tropomyozinu zanořit se mezi vlákna aktinu, a odkrýt tak jeho aktivní místa. Contents 5. Po těchto aktivních místech se „natahují“ hlavy myozinu, kloužou po nich a vytvářejí spojení neboli můstky mezi aktinem a myozinem. 6. Myozinové vlákno tak aktivně přitahuje dvě aktinová vlákna zakotvená do protilehlých Z-proužků, a tím k sobě tyto proužky přitahuje. 7. Výsledkem je zkrácení sarkomery, zkrácení myofibrily, a tím i zkrácení svalu čili svalový stah. Podráždění/Kontrakce 8. Na konci svalové akce jsou vápenaté ionty aktivně pumpována zpět do plazmatického retikula, kde zůstanou uskladněna do příchodu dalšího akčního potenciálu. Illustration NERVOSVALOVÝ PŘENOS MOTONEURON SARKOLEMA ACH SVALOVÉ VLÁKNO ACH RECEPTOR SARKOPLAZAMTICKÉ RETIKULUM Ca2+ T-TUBUS MYOZINOVÉ HLAVICE AKTIN TROPOMYOZIN TROPONIN Ca2+ Illustration KONTRAKCE SVALOVÉHO VLÁKNA UVOLNĚNÉ SVALOVÉ VLÁKNO KONTRAKCE MAXIMÁLNÍ KONTRAKCE skenovat0010 Key Points skenovat0010 Illustration mso90BB msoAC9F1 msoE982F mso1CABD msoA051B spojení aktin-myozin klouzavý pohyb odpojení hlavic narovnání hlavic Key Points Důležité w Svalová práce je zahájena nervovým impulsem. Činnost svalového vlákna w Ca2+ ionty se váží na troponin, který zvedá tropomyozinové molekuly a tím odkrývá aktivní místa na aktinu, kde se mohou potom vázat hlavy myozinových vláken (můstky). w Nerv uvolňuje ACh, který následně propouští sodíkové ionty a depolarizuje buňky. Jakmile jsou buňky úspěšně depolarizovány nastane akční potenciál s uvolněním Ca2+ iontů. Key Points Důležité w „Klouzání“ myozinových hlav po aktinovém vlákně umožňuje zasouvání vláken a vede ke kontrakci svalové buňky. w Svalová práce končí jakmile vápník je pumpován zpět ze sarkoplazmy do darkoplazamtického retikula, kde je uskladněn. Činnost svalového vlákna w Hlavy odstupující z myozinového vlákna mají ATPázovou aktivitu (jsou schopné štěpit ATP) a zajišťují energii pro svalový stah. Contents w Vysoká aerobní (oxidativní) kapacita a odolnost vůči únavě w Nízká anaerobní (neoxidativní, glykolitická) kapacita a svalová síla w Pomalá kontrakce (110 ms/svalový tah) a myozinvá ATPáza Pomalé (červené) svalové vlákno (I) Slow-Twitch (ST) Muscle Fibers w 10–180 vláken v motorické jednotce Skier Contents w Střední aerobní (oxidativní) kapacita a odolnost vůči únavě w Vysoká anaerobní (neoxidativní, glykolitická) kapacita a svalová síla w Rychlá kontrakce (50 ms/svalový stah) a myozinová ATPáza Rychlé (červené) svalové vlákno (IIa) Fast-Twitch (FTa) Muscle Fibers w 300–800 vláken v motorické jednotce Hurdler Contents w Nízká aerobní (oxidativní) kapacita a odolnost vůči únavě w Vysoká anaerobní (neoxidativní, glycolytická) kapacita s svalová síla w Rychlá kontrakce (50 ms/svalový stah) and myosin ATPase Rychlé (bíle) svalové vlákno (IIx/IIb) Fast-Twitch (FTb/FTx) Muscle Fibers w 300–800 vláken v motorické jednotce Hitter Contents Základní vlastnosti sval. vláken (I, IIa, IIx) Typ I pomalé červené Typ IIa rychlé červené Typ IIx rychlé bílé Rychlost kontrakce pomalá rychlá rychlá Síla kontrakce nízká střední vysoká Odolnost vůči únavě vysoká střední nízká Obsah glykogenu nízký vysoký vysoký Průměr malý střední velký Hustota mitochodrií vysoká vysoká nízká Hustota kapilár vysoká vysoká nízká Aktivita ATP-ázy nízká vysoká vysoká Glykolytická kapacita nízká vysoká vysoká Illustration POMALÁ A RYCHLÁ SVALOVÁ VLÁKNA Contents ► invazivní metoda – svalová biopsie ► magnetická rezonance se současnou analýzou biochemických parametrů snímaného svalu ► 1MR a následné cvičení s 80% < 8 převaha II, 8-12 50%:50%, > 12 převaha I ► výskoková ergometrie DIAGNOSTIKA svalových vláken Contents w Dutou jehlou je odebrán vzorek ze svalu. w Vzorek se zmrazí, nakrájí na úzké plátky a zkoumá se pod mikroskopem. w To umožňuje určit typ svalových vláken. SVALOVÁ BIOPSIE Illustration GELOVÁ ELEKTROFORÉZA Illustration FYZIOLOGIE JEDNOHO SALOVÉHO VLÁKNA Key Points Důležité w Svaly obsahují tři typy vláken: I, IIa, IIx. w ATPáza v rychlých vláknech rychleji dodává energii pro svalovou práci než ATPáza v pomalých vláknech. Typy svalových vláken w Rychlá vlákna lépe vyvinutá sarkoplazmatická retikula, tudíž mohou uvolnit více vápníku. Key Points Důležité w Pomalá vlákna mají vyšší aerobní kapacitu a jsou potřebná pro vytrvalostní výkon. Typy svalových vláken w Rychlá vlákna jsou lepší pro anaerobní nebo výbušné pohybové aktivity. Contents § ve svalech trénovaných jedinců dochází k četným adaptačním změnám: - v oblasti strukturní i biochemické, které jsou patrné i za klidových podmínek - v metabolické reakci svalu na fyzické zatížení organizmu Adaptační změny Contents skenovat0005 Adaptační změny – trénink a svaly Contents Vliv odlišného řízení pohybové aktivity (tréninku) na vlastnosti kosterního svalu VYTRVALOST RYCHLOST SÍLA Počet krevní kapilár ? ? Povrch mitochond. membrán Příčná aera sval. vláken variabilní Ca2+ transportní kapacita ? ? ATP+CP Glykogen Triglyceridy Štěpení makroergních fosfátů ? rychlejší rychlejší Glykolýza Oxidace glycidů Oxidace volných MK ? ? Contents Agonista – hlavní vykonavatel pohybu Funkce svalů Antagonista – sval vykonávající pohyb v opačném směru Synergista – sval asistující agonistovi, pomáhá vykonávat pohyb ve stejném směru Dancer Illustration TYPY SVALOVÉ KONTRAKCE KONCENTRICKÁ STATICKÁ (IZOMETRICKÁ) EXCENTRICKÁ Contents w Počet aktivovaných motorických jednotek w Typy aktivovaných motorických jednotek (II nebo I) w Velikost svalu Faktory ovlivňující vznik síly w Počáteční délka svalu w Úhel kloubu w Rychlost svalové akce (zkrácení nebo prodloužení) Handstandman Key Points Důležité w Svaly podílející se na pohybu označujeme jako: agonisty, antagonisty, and synergisty. w Hlavní tři typy svalové kontrakce: koncentrická, statická (izometrická), and excentrická. Použití svalů w Všechny klouby mají optimální úhel ve kterém svaly kříží kloub produkující maximální sílu. Contents ► hypertrofie svalových vláken (svalu) ► atrofie svalových vláken (svalu) ► hyperplazie svalových vláken ► svalová horečka DALŠÍ POJMY Illustration HYPERTROFIE SVAL. VLÁKEN PO TRÉNINKU nm0604-584-F1 19477 9680 b_14_2_3a Contents Definice silových schopností Síla — maximální síla. Výbušná síla — síla a rychlost pohybu. Vytrvalostní síla — kapacita opakování savlové akce. Contents Hodnocení síly w Maximální síla se měří speciálními dynamometry (izometrickými a izotonickými - e.g., Cybex) w Jedno opakovatelné maximum (1RM) je funkční test, při kterém zjišťujeme jak těžké závaží je člověk schopen uzvednout, stačí uzvednout jedenkrát. Contents Základy posilovacího tréninku - faktory w Vědět jaké svaly či svalovou skupinu chceme posilovat. wIntenzita tréninku (velikost závaží) w Počet opakování w Počet sérií Contents Je možná změna svalových vláken? w Dřívější studie ukázali, že změna vláken není možná, pouze změna jejich vlastností. w Studie křížení inervace ukázali, že nepatrné změny jsou možné. w Možná změna z IIx na IIa, a z IIa na I vytrvalostním tréninkem, a IIx IIa silovým tréninkem. wKombinací vysoké intenzity silového tréninku a krátké intervaly rychlé práce mohou vést ke konverzi vláken I na IIa. Illustration SVALOVÁ VLÁKNA PO MARATONU Contents Typy posilovací trénink Trénink statické (izometrické) síly Trénink dynamické síly w bez závaží (vlastním tělem) w se závažím w Excentrický trénink w Isokinetický trénink w Plyometrická metoda Elektrická stimulace svalu Illustration RESISTANCE TRAINING ACTIONS Contents Potřebná analýza w Jaké svaly potřebuji posilovat? w Jakou posilovací metodu zvolím? w Jaký energetický systém má byt zatížen? Clipboard Contents Výběr vhodného posilovacího tréninku Maximální síla — pár opakování s velkým odporem (kolem 6 opakování), dlouhé přestávky Vytrvalostní síla — hodně opakování s malým odporem (20 opakování), krátké přestávky Výbušná síla — několik opakování se středně velkým odporem; důraz kladen na rychlost pohybu Weights_apple Zvětšení obejmu svalu — více než 3 série s 6-12 opakováním; krátké přestávky mezi sériemi Illustration PLYOMETRICKÁ METODA Contents ► Fyzické zatěžování organismu podporuje růst kostí ► Kost je po celou dobu života metabolicky aktivní (zvyšuje se obsah minerálních látek – Ca) ► Trénink zvyšuje (i snižuje) hmotnost kostí (vlivem působení parathormonu) ► Dlouhodobě neúměrně vysoká intenzita tréninkové zátěže produkuje pokles kostní denzity (osteoporózu) ► Úměrná intenzita produkuje vyšší denzitu diafýz Adaptační změny - kosti Contents ► Intenzivní zatížení mladého rostoucího organismu však vede v některých případech snad vlivem androgenů z nadledvinek k omezení růstu dlouhých kostí do délky předčasnou osifikací chrupavčitých růstových zón mezi hlavicemi a tělem kostí. Kosti jsou potom širší a kratší. Adaptační změny - kosti Contents ► Zvyšuje se obsah kolagenu a aktivita enzymů ► Pojivová tkáň je dosti adaptivní ► Zatížení mění pozitivně tj. posiluje kosti, šlachy i vazy ► Trvalé přetěžování vede ke vzniku deformujících změn na kloubech, zánětům šlach, bolestem kostí Adaptační změny – šlachy, vazy, kluby Energetické krytí Fuelpump marta5 j0429603 j0295250 sejmout0015 marta5 marta6 marta7 Energetické krytí marta8 marta9