Fizjologia wysiłku fizycznego.

Wysiłek fizyczny-szeroko pojęta aktywność ruchowa,która w organizmie człowieka odpowiedzialna jest za szereg procesów biochemicznych i biofizycznych. Praca miesni szkieletowych zmiany dotyczące całego organizmu.

Białka (aminokwasy), lipidy (kwasy tłuszczowe, glicerol), węglowodany (cukier prosty, glukoza) ? związki których rozpad w reakcjach utleniania/spalania daje energię.

Energia swobodna ? energia użyteczna układu, wykorzystywana do pracy.

Organizm heterotroficzny ? energię dostarczają procesy utleniania. Utlenianie biologiczne ? gdy do utlenowanego substratu dołączany jest tlen, albo odłączane są jony wodorowe lub elektrony.
Donatorzy (dostawcy, przyłączają) elektronów: glukoza, aminokwasy
Akceptorzy ? tlen cząsteczkowy
Chemiczne utlenianie proces usuwania elektronów
Redukcja proces przyłączania elektronów
Rolę przekaźnika łączącego układy wytwarzające z układami wykorzystującymi energię jest ATP adenozynotrójfosforan-nukleotyd zbudowany z adeniny, cukru rybozy i trzech grup fosforanowych, zawiera 2 wysokoenergetyczne wiązania.
ADP ? 1 wiązanie wysokoenergetyczne. AMP ? 0..
Dwunukleotydy NAD i FAD mogą występować w formie utlenowanej i zredukowanej (NADH i FADH), pełnią rolę pośrednika przenoszącego elektrony pomiędzy kolejnymi etapami łańcucha reakcji. Składnikami są Wit. Z gr. B ? niacyna B3 i ryboflawina B2,
Fosforylacja oksydacyjna- mitochondria pełnią rolę wytwarzania E. i przekształcają ją do procesów metabol. (katabolizm-rozkłady, anabolizm dostarczenie E)
Mitochondrialny proces wytwarzania ATP, sprzężony z oddychaniem to fosforylacja oksydacyjna. Umożliwia organizmom tlenowym wiązać większą część E w porównaniu do procesów beztlenowych.
W zależności od procesów biochem. Wysiłki dzielimy na: beztlenowe/anaerobowe i tlenowe/aerobowe.
4 sposoby resyntezy ATP:
1. przez przeniesienie grupy bogatoenergetycznej z fosfokreatyny na ADP

2. regeneracja ATP z 2 cząsteczek ADP w reakcji katalizowania przez kinazę miokinazę.

3. Glikoza beztlenowa ? cykl przemian glukozy, w cytoplazmie kom bez tleny, przemiana związku 6 węglowego do 2 związków 3 węglowych. Zachodzi w warunkach tlenowych i beztlenowych. Jest podst. Metabolizmem prowadzacym do powstania acetylo CoA, który jest utleniany w cyklu kwasu cytrynowego, dostarcza ATP w nieobecności tlenu.
Glikoliza beztlenowa: Glukoza 2ADP 2Pi---2L( )-Mleczan 2ATP 2H2O
Bezpośrednim substratem glikozy jest glukozo-6-fosforan który powstaje przy udziale enzymu heksokinazy w wątrobie. W warunkach tlenowych tez konczy się wytworzeniem mleczanu, bo erytrocyty nie posiadają mitochondriów. Mózg, jelita, siatkówka, skóra, rdzeń nerki czerpią energię z glikolizy i wytwarzają mleczan.
Pirogronian transportowany jest do mitochondriom przez przenośnik pirogronianowy, w mitochon. Ulega dekarboksylacji do związku acetylo-coA (Koenzym), reakcja ta to dehydrogenaza pirogenowi. Niedobór Wit. B1 może ją hamować.

4.cykl kwasu cytrynowego ? cykl Krebsa, zachodzi tylko w mitochondriach. Musi być tlen transportowany z krwi lub z mioglobiny (białko w m. szkieletowych). Substraty: glukoza (z glikogenu), WKT, aminokwasy. Cykl reakcji enzymatycznych zachodzących w mitochondriach, w wyniku których reszty acetylowi CO CH3 ulegają katabolizmowi z uwolnieniem równoważników wodorowych, których utlenieniu towarzyszy uwolnienie E swobodnej. Reszty acetylowi występują w postaci acetyloCoA.
AcetyloCo powstaje z pirogronianu, z WKT na drodze betaoksydacji-daje dużo ATP.
AcetyloCo powstaje z niektórych aminokwasów. Cykl Krebsa podstawą AcetyloCoA koncentracja z CoA do cytrynianu ? nastepuje ciąg reakcji podczas odłączania gr. CO2 i odtwarzany jest szczawiooctan. W wyniku 1 obrotu kołowego=12 cząstek ATP.
W wyniku utleniania acetyloCoA powstają równoważniki redukujące w postaci wodoru lub elektronów, które wchodzą do łańcucha oddechowego, gdzie w procesie fosforydacji oksydacyjnej wytwarzane są duże il. ATP. Hipoksja niedotlenienie, Anoksja-brak tlenu.
W efekcie końcowym powstaje szczawiooctan ale też równoważniki redukujące NADH i FADH2, przechodza na łańcuch oddechowy, który jest wew. Błonie oddechowej. Końcowym akceptorem wodorów jest tlen przez co powstaje cząsteczka wody ?woda metaboliczna,.
W cyklu ważne są Wit.: B2, FAD, B3, B1, B5. W wyniku rozkładu białek aminokwasów powstaje amoniak.

Cykl mocznikowy: wykazuje związek z cyklem Krebsa, związki łączące oba cykle to szczawiooctan i fumaran. W cyklu amoniak przemieniany jest w mocznik (ornityna potrzebna do cyklu mocz.)Cykl odbywa się w wątrobie.
asparaginian NH4 CO2 3ATP 2H20 ? mocznik 2ADP 2Pi AMP PPi fumaran
Skurcze mięśni:
Izotoniczne-nieobciążony m. skraca swoją dł., napięcie bez zmian
Izometryczny-wzrost napięcia m.,bez zmiany dł.
Auksotoniczny-kombinacja powyższych.
Koncentryczny-obciążenie m. jest mniejsze od generowanej siły
Ekscentryczny-obciążenie działające na m. jest większe od siły skurczu.
W zależności od skurczu 2 prace m.: dynamiczna-skurcz i rozkurcz(izotoniczne), statyczna-skurcz izometryczny (zmiana napięcia).
Warunki krążenia krwi: praca dynamiczna-większa il. Krwiprzepompowana przez m. szkieletowe,szybsze zaopatrzenie w tlen,składniki odżywcze. Praca statyczna-odwrotnie.Naczynia są uciskane napieciem m.krew krąży wolno.
Max. Siła mięśniowa: proporcjonalna do przekroju poprz.; m. grubsze generują większą siłę; od aktywacji większej liczby jednostek motorycznych;od zwiększającej się częstotliwości pobudzeń; od wstępnego rozciągania włókien m.
Rodzaje włókien m.: I: komórki wolne czerwone o przewadze metabolizmu tlenowego; lepiej rozbudowana sieć naczyn krwionośnych, więcej mioglobiny, mitochondriów, trójglicerydów, enzymów tlenowych. II.kom. szybkie, białe o przewadze beztlenowego (męczą się szybko).
Odwrotnie, więcej glukozy, stężenie enzymów glikolitycznych.
Rodzaje wysiłku:
1.od rodzaju skurczu m.: dynamiczne (izotoniczne) i statyczne (izometryczne);
2. od zaangażowania gr. M: lokalne-miejscowe (do 30% masy m. kończyny górne, ogólne (powyżej 30% masy m. zaangażowanie k. dolnych)
3.od czasu trwania: krótkotrwałe (od kilku sek. Do 15 min. Przewaga beztlenowych); średnie (15-30 min); długotrwałe powyżej 30 min. (tlenowe).
4.od intensywności wysiłku: miarą intensywności wysiłku dynamicznego jest moc wyrażana w Woltach, a statycznego w Newtonach. Taką miarą są kalorie i kilokalorie lub kJ na min. Lub ilość tlenu pobieranego z powietrza wydychanego VO2 l/min.
5. biorą pod uwagę obciążenie względne (proporcja między zapotrzebowaniem na tlen podczas wysiłku a max pochłanianiem tlenu przez organizm Vo2 max%) wysiłek dzielimy na: maksymalny (zapotrzebowanie na tlen w czasie pracy równa się max poborowi tlenu), submaxymalny (zapotrzebowanie na tlen nie przekracza max. Poboru tlenu).

Zmiany hormonalne:
Stężenie adrenaliny zwiększa się w trakcie wysiłków dynamicznych powyżej obciążenia 50% Vo2max u osób o małej wydolności i około 70% Vo2max u osób o dużej wydol.; stężenie noradrenaliny rośnie podczas wysiłków krótkotrwałych.
Trening fiz. Powoduje zmniejszenie wysiłkowego zwiększenia stężenia noradrenaliny we krwi. Aktywacja układu współczulno-nadnerczowego w trakcie wysiłku odgrywa podst. Rolę w kontroli krążenia i metabolizmu wysiłkowego-zablokowanie działania aminokwasów katecholowych prowadzi do upośledzenia zdolności do wysiłku.

ATP (adenozynotrifosforan)- jedyny w organizmie związek, z którego czerpie on energię do życia i jego przejawów. Wszystkie procesy energetyczne służą, w końcowym rozrachunku, do tworzenia ATP. Związek ten nie jest magazynowany tylko tworzony na bieżąco.

Fosfokreatyna - związek znajdujący się w mięśniach, z którego w bardzo szybki sposób tworzone jest ATP, jest go jednak niewiele, wystarcza na kilka sekund wysiłku.

Glikoliza - proces przekształcania glukozy (lub glikogenu) w ATP, końcowym jej produktem jest związek nazywany kwasem pirogronowym (pirogronian), z którego dalej produkowana jest kolejna porcja energii, a jej ilość zależy od dostępności tlenu.

Cykl Krebsa - bardzo efektywny, ale niestety dość powolny proces uzyskiwania energii opierający się na wykorzystaniu tlenu, paliwem w tym procesie są pirogronian, kwasy tłuszczowe lub białka.

Glikoliza beztlenowa - proces pozyskiwania ATP z pirogronianu bez obecności tlenu, co wiąże się z produkcją kwasu mlekowego. Proces glikolizy jest w miarę szybki, jednak nie tak efektywny jak cykl Krebsa.

Kwas mlekowy (LA, mleczan)- końcowy produkt glikolizy beztlenowej, związek ten uważany jest za jeden z czynników wywołujących zmęczenie mięśni, wielkość jego stężenia daje informację o intensywności (ciężkości) wykonywanego wysiłku, jest on szeroko wykorzystywany w badaniach sportowych.

Wolne kwasy tłuszczowe (WKT)- powstają one z rozpadu tłuszczu a następnie wchodzą w cykl przemian zmierzających do ich całkowitego wykorzystania w procesach produkcji ATP. Tylko w ten sposób tłuszcz może zostać ?spalony?.

Glikogen - magazynowa forma glukozy.

Restytucja - powrót do stanu spoczynkowego, może się odnosić do różnych rzeczy np.: tętna czy mleczanu.

Superkompensacja - podstawowy proces wykorzystywany w procesie treningowym, jest to po treningowa poprawa możliwości wysiłkowych w stosunku do stanu przed treningowego. Występuje po kilku dniach od treningu, a po ilu to zależy od takich czynników jak np.: wiek, wytrenowanie, rodzaj jednostki treningowej itd.

Mitochondrium - elektrownia komórki, w tej organelli zachodzą procesy uzyskiwania energii.

Serce sportowe - ogół zmian adaptacyjnych (przystosowawczych) mięśnia sercowego wywołanych wysiłkiem fizycznym (treningiem), szczególnie o charakterze wytrzymałościowym, np.: przerost lewej komory serca, zwiększenie objętości serca.

Pułap tlenowy (VO2max)- zdolność pochłaniania tlenu przez organizm, jest to jeden z najpopularniejszych wskaźników wydolności fizycznej, szczególnie wydolności tlenowej. Często ciężkość (intensywność) wysiłku określa się w procentach VO2max.

Wysiłek tlenowy- jest to taki poziom intensywności, kiedy energia do pracy mięśni pochodzi głównie z przemian zużywających tlen, a więc przede wszystkim ze spalania tłuszczy.

Wysiłek beztlenowy kwasomlekowy - tutaj energia uzyskiwana jest ze spalania glukozy (glikogenu) przy niedoborze lub braku tlenu. Powoduje on wzrost stężenia mleczanu.

Wysiłek beztlenowy niekwasomlekowy- energia uzyskiwana jest z ATP lub fosfokreatyny, trwa on kilka sekund i jest charakterystyczny dla wysiłków sprinterskich.

Wysiłek mieszany - energia uzyskiwana jest z procesów tlenowych i beztlenowych kwasomlekowych, powoduje on wzrost stężenia mleczanu we krwi.

Próg beztlenowy (mleczanowy, anaerobowy)- tak intensywność wysiłku, po przekroczeniu której stężenie mleczanu we krwi zaczyna systematycznie (czasem gwałtownie) wzrastać. W miejscu tym wysiłek tlenowy przechodzi w mieszany i dalej w beztlenowy.

Próg 4-milimolowy (OBLA)- jest to takie obciążenie, przy którym koncentracja mleczanu we krwi osiąga wielkość 4mmol/l. Używany był on do określania progu beztlenowego. Generalnie odchodzi się już od niego, ponieważ w dużej liczbie przypadków nie pokrywa się on z rzeczywistością, przeważnie był zawyżony. Lepszym parametrem jest indywidualny próg mleczanowy.

Próg wentylacyjny- taka intensywność wysiłku, przy której następuje znaczny wzrost wentylacji płuc (zwiększa się intensywność i głębokość oddechów), pokrywa się on na ogół z progiem beztlenowym.

Próg tlenowy (MLSS)- jest to najwyższa wartość obciążenia, przy której zachodzi równowaga pomiędzy produkcją i utylizacją mleczanu, czyli jego stężenie waha się w granicach ?0,5mmol/l. Jest to strefa wysiłku tlenowego.

Włókna mięśniowe - podstawowe elementy wchodzące w skład mięśni. Są trzy główne typy włókien mięśniowych różniące się budową i możliwościami. Typ I (skrót ang.-ST) to włókna tzw. tlenowe: wolnokurczliwe, o małej sile ale dużej odporności na zmęczenie (wytrzymałościowe). Typ IIX (FF) to włókna tzw. beztlenowe: szybkokurczliwe, o dużej sile i małej odporności na zmęczenie (szybkościowe). Typ IIA (FT) to włókna pośrednie (mieszane), tlenowo-beztlenowe: dość duża szybkość skurczu i odporność na zmęczenie, średnia siła skurczu. Z wiekiem występuje tendencja do zmiany włókien szybkich w wolne (wytrzymałościowe).