Fizjologia - kompendium cz. 2

1. Acetylokoenzym-A – powstawanie, rola w przemianach.
Acetylokoenzym A, acetylo-CoA, kwas octowy aktywny, octan aktywny, CH3-C(O)-S-CoA, tioester kwasu octowego i koenzymu A, ważny związek metaboliczny. Acetylokoenzym A powstaje bezpośrednio podczas katabolizmu kwasów tłuszczowych przez tzw. tiolizę, czyli rozpad łańcucha beta-ketokwasu czterowęglowego z udziałem grupy tiolowej koenzymu A lub podczas katabolizmu białek i cukrowców przez dekarboksylację oksydacyjną kwasu pirogronowego, katalizowaną przez kompleks enzymów zwanych dehydrogenezą pirogronianową. Pirogronian jest końcowym etapem spalania glukozy. W mitochondrium w wyniku spalania go powstaje Acetylo-Co-A. Bierze udział w cyklu Krebsa - z jednej cząsteczki Acetylo-Co-A zostaje odłączony CO2, a dwa wodory zostają przeniesione do NAD (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy) , by później w trakcie spalania z tlenem wytworzyć 3 cząsteczki ATP. Jest przenośnikiem aktywowanej grupy acetylowej. Ponadto jest wykorzystywany w organizmach żywych do syntezy acetylocholiny, cholesterolu,hormonów steroidowych i kwasów tłuszczowych..

2. Adaptacja organizmu do wysiłków długotrwałych.
Wydolność fizyczna jest to zakres zdolności do wykonywania pracy mięśniowej bez zmęczenia i zaburzeń homeostazy. Oznacza odporność na zmęczenie oraz tolerancję na wysiłek fizyczny. Wydolność fizyczna zależy od sprawności, integracji, synchronizacji i koordynacji mechanizmów zapewniających podaż tlenu i składników energetycznych oraz odbiór metabolitów zmęczeniotwórczych oraz toksycznych. Zależy od zasobów energetycznych organizmu, głównie zawartości ATP, fosfokreatyny, glukozy i glikogenu. Podczas wysiłku fizycznego następuje najpierw adaptacja organów i układów narządów do wzmożonej czynności ruchowej:
układ oddechowy: nasilenie wentylacji płuc przez zwiększenie częstości oddechów. Dzięki temu następuje pokrycie zapotrzebowania tkanek na tlen oraz usuniecie dwutlenku węgla.
układ wydalniczy: zmniejszenie wydzielania moczu, w celu zatrzymania wody w ustroju. Wzrost stężenia kreatyniny, fosforanów i potasu w moczu, niekiedy białkomocz, spowodowany rozszerzeniem porów śródbłonka włośniczek kłębuszka nerkowego oraz zmniejszeniem resorpcji zwrotnej białka. W ustroju zatrzymany jest sód i chlor.
układ krążenia: wzrost objętości krwi przetłaczanej przez serce (wzrost pojemności minutowej serca), wzrost ciśnienia krwi, wzrost ekstrakcji tlenu z krwi krążącej. Wzrost stężenia kwasu mlekowego we krwi. W normalnych warunkach mięśnie zużywają około 50 ml tlenu w ciągu minuty. Przepłynięcie 1 l krwi przez tkankę mięśniowa dostarcza tyle właśnie tlenu. Jednakże 1 l krwi zawiera normalnie 200 ml tlenu, zatem mięśnie zabierając jedynie 50 ml, pozostawiają we krwi krążącej jeszcze 150 ml tlenu (mięśnie wykorzystały 25% tlenu z krwi). W czasie wysiłku przez mięśnie przepływa 20 l krwi w ciągu minuty. Ekstrakcja tlenu z krwi do mięśni wzrasta wówczas o 80-90%, co jest mechanizmem adaptacyjnym do wysiłku fizycznego. Podczas wysiłku fizycznego pojemność minutowa serca wrasta 3-6- krotnie. Pojemność wyrzutowa serca może osiągnąć wartość 100 ml, a ilość skurczów serca może wrosnąć z około 70 do 200 na minutę. Zmniejsza się przepływ krwi przez trzewia, z wyjątkiem jelit.
układ pokarmowy: zahamowanie skurczów głodowych i wydzielania soków trawiennych. Nie ulega zahamowaniu resorpcja mleczka pokarmowego z jelit do krwi.
układ hormonalny: wzmożone wydzielanie wazopresyny, somatotropiny, lipotropiny, glukagonu, testosteronu, aldosteronu, tyroksyny, adrenaliny i noradrenaliny.
układ nerwowy: początkowo dominacja układy współczulnego i pobudzenie kory mózgowej i układu siatkowatego. Potem następuje uruchomienie mechanizmów oszczędzania ustroju: hamowanie czynności ruchowych przez korę mózgową, dominacja układu przywspółczulnego.
Wydolność fizyczna ulega zwiększeniu przez wielokrotne powtarzanie danego wysiłku, czyli przez trening. Za każdym razem wysiłek fizyczny pozostawia śladowe zmiany i następstwa w strukturze i czynnościach tkanek. Zsumowanie się tych następstw powoduje adaptację fizjologiczną i strukturalną do danego wysiłku; innymi słowy wykształca się efekt treningowy.

3. Adaptacja układu krążenia do wysiłków krótkotrwałych.
W momencie rozpoczęcia wysiłku wzrasta zapotrzebowanie na tlen w pracujących mięśniach. W tym momencie zostaje pobudzona czynność układu krążenia, przejawiająca się w zwiększeniu częstości skurczów serca HR i objętości wyrzutowej serca. W spoczynku HR wynosi ok. 70/min. Po rozpoczęciu wysiłku wzrasta natychmiast i wprost proporcjonalnie (liniowo) do jego intensywności, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej, które u dzieci i młodzieży mogą przekroczyć nawet 200/min. Reguła stosowana to:
HRmax = 220 – wiek w latach
Wraz z intensywnością wysiłku wzrasta objętość wyrzutowa serca SV do pewnego momentu, a potem stabilizuje się. W spoczynku SV wynosi 70 ml, a w czasie wysiłku może wzrosnąć maksymalnego do 120 ml, z u wytrenowanych sportowców do 200 ml. Wzrasta również skurczowe ciśnienie krwi ze 120 mmHg do 200 a nawet do 250 mmHg. Podczas wysiłku nie zmienia się ciśnienie rozkurczowe. Wraz z rozpoczęciem wysiłku następuje przesunięcie ok. 10 – 15 % wody z osocza do płynu wewnątrzkomórkowego (mięśni szkieletowych) co powoduje zmniejszenie pH krwi. Również produkcja kwasu mlekowego w przemianach beztlenowych powoduje obniżenie pH krwi. Regulacja pH krwi następuje poprzez układy buforowe, nerki i płuca. Podczas wysiłku tworzą się reaktywne formy tlenu. Nie ma możliwości zahamowania ich produkcji, jednak działanie antyoksydantów, neutralizuje ich działanie.

4. Antyoksydanty – podział, funkcje.
Podczas wykonywania intensywnego wysiłku fizycznego powstają tzw. reaktywne formy tlenu, które powodują m.in. niszczenie błon komórkowych, a także utlenianie cholesterolu LDL „dobrego” , co przyspiesza procesy miażdżycy. Nie ma możliwości zahamowania produkcji reaktywnych form tlenu, istnieją jednak w organizmie systemy obronne, które neutralizują ich działanie. Są to antyoksydanty, (antyutleniacze, przeciwutleniacze) – substancje, które neutralizują reaktywne formy tlenu. i utrzymują równowagę pomiędzy prooksydantami i antyoksydantami.
Podział ze względu na pochodzenie:
naturalne – tokoferole (wit.E, wit.C)-występują w olejach roślin, lecytyna, selen, flawonoidy (tanina, katechina),
syntetyczne – butylohydroksyanizol BHA, butylohydroksytoluen BHT, kwas jabłowy


Podział ze względu na sposób dostarczania do organizmu:
dostarczane wraz z pokarmem – tokoferole (wit.C, wit.E), karotenoidy (beta-karoten), związki polifenolowe,
wytwarzane w organizmie człowieka – enzymy (katalaza, peroksydaza glutationowa), koenzym Q10, selen.

5. Automatyzm serca.
Wyizolowanie serca z ciała nie przerywa bicia serca przez pewien czas (wyjęte z ciała serce żółwia, czy żaby pracuje w odpowiednich warunkach nawet kilka godzin).Serce człowieka nie pracuje zbyt długo poza ustrojem, bo jest wrażliwe na niedotlenienie i oziębienie. Ustaje ono na skutek wyczerpania składników energetycznych, biopierwiastków i zasobów tlenu. Odcięcie układu nerwowego nie powoduje więc przerwania pracy serca. Automatyzm serca jest to zdolność serca do funkcjonowania bez bodźców zewnętrznych – samoczynnie. Za automatyzm serca odpowiada układ bodźcotwórczo-przewodzący, grupa komórek mięśnia sercowego, mająca zdolność do wytwarzania i przewodzenia rytmicznych impulsów nerwowych wywołujących skurcz serca. W układzie tym można wyróżnić:
węzeł zatokowy (zatokowo-przedsionkowy) - położony w prawym przedsionku serca. Pełni on nadrzędną funkcję w całym układzie jako naturalny rozrusznik serca (funkcja bodźcotwórcza), który przekazuje wytwarzane impulsy do mięśni przedsionków (wywołując tym samym ich skurcz) oraz do węzła przedsionkowo-komorowego,
węzeł przedsionkowo-komorowy - jest stacją przekaźnikową dla impulsów nerwowych płynących z przedsionków do komór. Pełni ważną rolę w synchronizowaniu skurczów serca (najpierw mają kurczyć się przedsionki a potem komory),
pęczek przedsionkowo-komorowy (Hisa) - położony w obrębie przegrody międzykomorowej, stanowi przedłużenie węzła przedsionkowo-komorowego. W górnej części przegrody dzieli się na dwie odnogi - prawą i lewą. Odnogi kończą się włóknami Purkinjego, biegnącymi po wewnętrznej powierzchni komór i zakończonymi płytkami nerwowo-mięśniowymi na powierzchni poszczególnych komórek mięśnia serca. W ten sposób pobudzenie przewodzone włóknami Purkinjego dociera do komórek mięśniowych komór.
Automatyzm komórek układu bodźcotwórczo-przewodzącego polega na tym, że po przerwaniu stymulacji z wyższych pięter układu, każda ze składowych może samodzielnie wytwarzać impulsy nerwowe z tym, że ich częstość jest największa w węźle zatokowym, a najmniejsza we włóknach Purkinjego i komórkach mięśniowych. Do prawidłowego funkcjonowania układu bodźco-twórczego i bodźco-przewodzącego serca niezbędny jest tlen, glukoza, odpowiednia temperatura, nawodnienie i stały dopływ jonów sodu, chloru, potasu i wapnia. Eksperymentalnie sprowokowany nadmiar potasu powoduje zatrzymanie serca w rozkurczu, a nadmiar wapnia zatrzymuje serce w stanie skurczu.

6. Biologiczne podstawy zmęczenia.
Zmęczenie fizyczne jest stanem fizjologicznym objawiającym się przejściowym zmniejszeniem sprawności ruchowej organizmu. Zmęczenie stanowi mechanizm zabezpieczający organizm przed nadmiernym wysiłkiem i tym samym przed nadmiernym zaburzeniem homeostazy ustroju. Zmęczenie fizyczne spowodowane jest intensywną pracą mięśni, w następstwie której zachodzą określone zmiany biochemiczne. Zmiany czynnościowe dotyczą także układu nerwowego i humoralnego przez co zakłócona zostaje homeostaza. Zmęczenie jest spowodowane następującymi czynnikami:
niedotlenienie pracujących tkanek;
gromadzenie się metabolitów beztlenowej przemiany materii;
wyczerpanie się zasobów glikogenu w mięśniach;
przesunięcia jonowe;
hipoglikemia;
zmiany w stanie czynnościowym OUN ośrodkowy układ nerwowy (znużenie neuronów → indukcja hamowania impulsu).

7. Bufory krwi.
W tkankach stale wytwarzane są kwasy, takie jak: węglowy, mlekowy. moczowy i inne. W czasie pracy mięśni ilość tworzących się kwasów znacznie wzrasta. Utrzymywanie stałego pH środowiska wewnętrznego stanowi element homeostazy i jest warunkiem prawidłowego funkcjonowania organizmu. Utrzymanie stałego pH odbywa się dzięki pomocy układów buforowych, które przyłączając jony wodorowe zapobiegają nadmiernej kwasicy. Produkowany w pracujących tkankach CO2 łączy się z wodą tworząc kwas węglowy, który dysocjuje na HCO3- i jon wodorowy.
CO2 + H2O  H2CO3
H2CO3  HCO3- + H+
Układy buforowe pomagają w utrzymaniu stałego pH płynów ustrojowych, między 7,35-7,45. Są onepierwszą linią obrony, następne są płuca (usuwają CO2 z wydychanym powietrzem) i nerki ( przy niskim pH wydalają nadmiar jonów wodorowych m.in. w postaci jonów amoniowych NH4+). Układy buforowe nie eliminują jonów wodorowych z organizmu, ale łącząc się z nimi, powodują ich neutralizację do momentu przywrócenia równowagi. Wszystkie układy buforowe działają na zasadzie przyłączenia lub oddania jonu wodorowego. Najszybciej działają bufory:
wodorowęglanowy – (HCO3+ = H2CO3) stanowi 53% wszystkich buforów osocza, cząsteczka kwasu węglowego H2CO3 może rozpadać się na cząsteczkę H2O i CO2 i odwrotnie, dlatego też pH krwi może być regulowane poprzez oddychanie. Czynność buforu wodorowęglanowego zależy w dużym stopniu od czynności płuc. Usuwanie CO2 z wydychanym powietrzem prowadzi do obniżenia stężenia kwasu węglowego we krwi i wzrostu pH.
hemoglobinowy – stanowi 35% wszystkich buforów osocza, w płucach, gdzie hemoglobina zostaje utleniona, są uwalniane jony wodorowe, które wyrównują częściowo podwyższone pH na skutek wydychanego CO2, a w tkankach jest oddawany tlen i może być przyłączony jon wodorowy, a tym samym podniesione pH. HbH = Hb- + H+ = HbO2- + H+
białczanowy – stanowi 7% wszystkich buforów, do wolnych grup aminowych w różnych białkach krwi NH2- przyłącza się H+ i powstaje NH3+,
fosforanowy – stanowi 5% wszystkich buforów, HPO4- + H+ = H2PO4, stężenia fosforanów we krwi jest małe, bufor ten odgrywa większą rolę w innych tkankach oraz komórkach wewnętrznych.




8. Charakterystyka włókien FT.
Aktywność ruchowa człowieka, prędkość ruchu zależą w dużym stopniu od możliwości wytwarzania energii i rozwijania siły w mięśniu, które z kolei zależą m.in. od procentowej zawartości włókien wolnokurczliwych ST (z ang. slow twitch) i szybkokurczliwych FT (fast twitch). Włókna FT charakteryzują się dużą prędkością skręcania. Różnice w prędkości skręcania pomiędzy ST a FT są wynikiem występowania w tych włóknach różnych form ATP-azy miozynowej. ATP-aza – enzym powodujący rozpad ATP, w wyniku czego uwalniana jest energia niezbędna do skurczu mięśnia. Włókna FT mają formę szybką ATP-azy. Charakteryztyka włókien FT:
szybkość skurczu 50 ms – 2 razy szybciej niż ST),
300 – 800 liczby włókien (10 – 180 ST),
szybkie przewodzenia impulsów nerwowych,
mały potencjał tlenowy,
wysoki potencjał beztlenowy,
mała odporność na zmęczenie.
Wśród włókien FT możemy wyróżnić:
FTa – wykorzystywane w wysiłkach o wysokiej intensywności ( 1500 m bieg, 400 m pływanie), gdyż rozwijają znacznie większą siłę od ST,
FTb – znaczenie nie do końca wyjaśnione, wykorzystywane w wysiłkach o dużej mocy (50 m bieg, 100 m pływanie),
FTc – najsłabiej poznane, klasyfikowane również jako FTx.

9. Cykl Cori.
Cykl Cori - cykl kwasu mlekowego – polega na powstawaniu glikogenu z glukozy resyntezowanej z krążącego we krwi kwasu mlekowego, cykl przemian metaboliczno-fizjologicznych polegający na tym, że kwas mlekowy utworzony z glukozy w mięśniach i krwinkach czerwonych jest transportowany do wątroby i nerek, gdzie tworzy się z niego glukoza, która ponownie może być utleniana w tkankach.
Podczas intensywnego wysiłku fizycznego w mięśniach powstaje kwas mlekowy. Jest on silnie toksyczny i powoduje objawy zmęczenia mięśni. Jego przemiany polegają na tym, że jest transportowany przez krew z mięśni do wątroby, gdzie ulega przemianie w glukozę w procesie glukoneogenezy. Z kolei glukoza transportowana jest przez krew do mięśni, gdzie wykorzystywana jest jako substrat oddechowy. Gdy spada zapotrzebowanie na glukozę jest ona zamieniana w wyniku kondensacji w glikogen w procesie glikogenogenezy. W razie potrzeby (przy spadku stężenia glukozy we krwi) glikogen jest rozkładany do glukozy i uwalniany do krwi w procesie glikogenolizy.
MIĘSIEŃ KREW WĄTROBA

glukoza  glukoza  glukoza
 
pirogronian (glikoliza beztlenowa) pirogronian
 
kwas mlekowy  kwas  kwas
(mleczan) mlekowy mlekowy



10. Cykl Krebsa – lokalizacja, najważniejsze reakcje, regulacja.
Cykl Krebsa – cykl kwasu octowego – cykl kwasów trikarboksylowych jest drugim etapem (po glikolizie) oddychania komórkowego. Zachodzi on w mitochondriach i jest końcowa droga spalania metabolitów powstałych z rozkładu cukrów, tłuszczów i białek. W wyniku spalania pirogronianu (końcowy produkt glikolizy) powstaje acetylo-Co-A. Cykl Krebsa polega na całkowitym utlenianiu acetylo-Co-A poprzez szereg przemian. Istotą cyklu jest to, że jednostka dwuwęglowa, czyli acetylo-Co-A łączy się z jednostką czterowęglową (kwas szczawiooctowy) dając związek cześciowęglowy (kwas cytrynowy), który ulega dwukrotnie dekarboksylacji i czerokrotnie odwodorowaniu i w rezultacie przekształca się w kwas szczawiooctowy, dzięki czemu może nastąpić kolejny obrót cyklu.
Kolejne reakcje tego cyklu są następujące:
1. szczawiooctan + acetylo-CoA + H2O® cytrynian + CoA
(przeniesienie reszty acetylowej z CoA na szczawiooctan)
acetylo-Co-A wchodzi do cyklu Krebsa w wyniku reakcji katalizowanej przez enzym syntazę cytrynianową, w wyniku jej działania kwas szczawiooctowy łączy się z acetylo-Co-A i powstaje kwas cytrynowy i wolny koenzym Co-A

2. cytrynian  ® izocytrynian
(przekształcenia wewnątrz cząsteczki)
kwas cytrynowy w reakcji kondensacji zostaje przekształcony w kwas izocytrynowy

3. izocytrynian + NAD  ® szczawiobursztynian + NADH2
(przeniesienie dwóch pierwszych wodorów na NAD)
kwas izocytrynowy w wyniku odwodorowania powstaje kwas szczawiobursztynowy,
dzieje się to pod wpływem enzymów zwanych dehydrogenzami izocytrynianowymi
współdziałającymi z NADP+

4. szczawiobursztynian  ® a-ketoglutaran + CO2
(odłączenie 1 cząsteczki CO2)
kwas szczawiobursztynowy jest nietrwały, więc ulega natychmiastowej dekarboksylacji do alfa-ketoglutaran i CO2

5. a-ketoglutaran + CoA+ NAD ® sukcynylo-CoA + CO2 + NADH2
(odłączenie cząsteczki CO2 oraz przeniesienie dwóch kolejnych wodorów na NAD, chwilowo uczestniczy w tym cząsteczka CoA)
alfa-ketoglutaran po dekarboksylacji daje sukcynylo-Co-A

6. sukcynylo-CoA +H2O+ ADP + P ® bursztynian + CoA + ATP
(odłączenie CoA sprzężone jest z syntezą 1 cząsteczki ATP)
sukcynylo-Co-A po odwodorowaniu daje kwas bursztynowy z odłączeniem
koenzymu A

7. bursztynian + FAD ® fumaran + FADH2
(odłączenie dwóch kolejnych wodorów, tym razem uczestniczy w tym inny przenośnik: FAD)
kwas bursztynowy po kolejnym odwodorowaniu daje furman, pod wpływem enzymu
dehydrogenazy bursztynianowej

8. fumaran + H2O  ® jabłczan
(przyłączenie cząsteczki wody)
fumaran po przyłączeniu wody - hydratacji daje jabłczan

9. jabłczan + NAD ® szczawiooctan + NADH2
(przeniesienie kolejnych wodorów na NAD, powrót do wyjściowego szczawiooctanu)
jabłczan po ostatnim odwodorowaniu daje kwas szczawiooctowy pod wpływem
enzymu dehydrogenazy jabłczanowej. Jest to ostatni etap cyklu. Powstały
szczawiooctan może zapoczątkować przemianę z kolejną cząsteczką acetylo-Co-
A.
Powyższe reakcje można podsumować następująco:
 
CH3CO-CoA + 3 H20  + 3 NAD + FAD + ADP+P
® CoA + 2CO2  + 3 NADH2  + FADH2  + ATP.
Przemiany kwasów w cyklu Krebsa nie są bezpośrednim źródłem energii. Dostarczają natomiast donorów wodoru NADH2 i FADH2. Te związki pochodzą z dehydrogenacji, czyli odwodorowania pośrednich metabolitów (produktów) cyklu Krebsa. Wodór z tych związków wchodzi do łańcucha oddechowego.

11. Determinanty wydolności fizycznej.
Wydolność fizyczna – jest to zdolność do wykonywania długotrwałego i ciężkiego wysiłku z udziałem dużych grup mięśniowych, bez większych zmian homeostazy i objawów zmęczenia. Wydolność fizyczną można określić u każdego człowieka. Czynniki warunkujące wydolność fizyczną:
przemiany energetyczne – procesy tlenowe, beztlenowe, rezerwy energetyczne,
poziom koordynacji nerwowo-mięśniowej różnych grup mięśniowych,
termoregulacja ustroju i gospodarka wodno-elektrolitowa,
właściwości budowy ciała,
czynniki psychologiczne - motywacja, subiektywna tolerancja zmian wywołanych zmęczeniem,
czynniki genetyczne,
środowisko – rozumiane jako odżywianie, klimat, poziom życia, trening zdrowotny.

12. Do jakich przemian (reakcji) potrzebny jest tlen.
do przebiegu całego cyklu oddychania wewnątrzkomórkowego tlenowego, poprzez glikolizę, cykl Krebsa i łańcuch oddechowy, do tlenowej resyntezy ATP, gdzie ADP jest fosforylowane w mitochodnriach na drodze fosforylacji oksydatywnej.
do spalania triglicerydów (zapasy energii), których pierwszym etapem jest rozkład cząsteczki na glicerol i 3 kwasy tłuszczowe. Pod wpływem enzymu (kinazy glicerolowej) cząsteczka glicerolu zostaje całkowicie spalona:
C3H8O3(glicerol) +  3½ O2 +  22 P + 22 ADP -> 3 CO2 + 4 H2O  + 22 ATP
tlenowa glikoliza – czyli rozkład glikogenu do glukozy, a następnie do pirogronianu,
do przemian pirogronianu do Acetylo-Co-A, który jest substratem cyklu Krebsa, przemiany pirogronianu bez udziału tlenu dają w efekcie kwas mlekowy,
w łańcuchu oddechowym, jony tlenu O2- łączą się z jonami wodorowymi H+ (protonami pochodzącymi z utlenienia H2) dając wodę,

13. Drogi resyntezy ATP.
Adenozynotrifosforan ATP jest to związek mający wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe. Kiedy zostaje odszczepiona ostatnia grupa fosforowa powstaje adenozynodifosforan ADP i fosforan nieorganiczny, jednocześnie uwalniana jest energia. (pod wpływem działania enzymu- ATPaza)
ATP  ADP + P + energia
Rozdzielone cząsteczki ADP i fosforanu charakteryzują się mniejszą energią sumaryczną, niż cząsteczka ATP, ponieważ rozpad ostatniego wiązania fosforanowego umożliwia takie przemieszczenie się elektronów, że zajmują one niższy poziomy energetyczne. ATP jest zatem bezpośrednim źródłem energii, chociaż jego ilość w organizmie człowieka wynosi ok. 90 gram, co wystarcza na kilka skurczów maksymalnych. Ze względu na tą małą ilość oraz brak możliwości dostarczania ATP przez krew lub inne tkanki, ATP musi ulegać ciągłej resyntezie. W pierwszym etapie skurczu mięsień wykorzystuje:
zmagazynowane ATP, odbywa się to beztlenowo. ATP  ADP + P + energia
po wykorzystaniu ATP mięsień pozyskuje ATP z fosfokreatyny PC, jest jej 6 razy więcej niż ATP, odbywa się to również beztlenowo, pod wpływem enzymu kinazy kreatynowej PC  C + P + energia
ADP + P  ATP
ATP  ADP + P + energia
po wyczerpaniu zapasów fosfokreatyny, w dalszym ciągu pozyskiwanie energii odbywa się na drodze beztlenowej, poprzez rozkład glikogenu. Uwalniana w tej drodze energia jest wykorzystywana do przekształcania ADP w ATP , natomiast ATP dostarcza energii bezpośrednio do skurczu mięśni lub do odbudowy zapasów fosfokreatyny.. Szybkość tworzenia ATP jest do 1,5 raza większa niż w resyntezie z użyciem tlenu. Glikoliza beztlenowa może trwać max. 1 min., gdyż wiele produktów glikolizy ulega gromadzeniu w komórce mięśniowej.
glikogen  glukoza  glukozo-6-fosforan  pirogronian  kwas mlekowy
glikoliza tlenowa – ADP na drodze fosforylacji oksydatywnej jest fosforylowany do ATP, substratami tego metabolizmu są tłuszcze, węglowodany i białka, natomiast tlen służy jako końcowy akceptor elektronów w łańcuchu oddechowym i łączy się z jonami wodorowymi tworząc wodę. Oznacza to, że tlenowa resynteza ATP odbywa się przez łączenie tlenu z komórkowymi składnikami pokarmowymi.

14. Działanie bufory wodorowęglanowego we krwi.
Czynność buforu wodorowęglanowego (HCO3+ = H2CO3) zależy w największym stopniu od czynności płuc, które wpływają na poziom CO2, oraz nerek, które mogą regulować zawartość H+ . Jako wynik współdziałania tych 2 systemów – pH krwi może być dokładnie kontrolowane przez wydalania lub zatrzymywanie HCO3- przez nerki i wydalanie CO2 przez płuca.
Bufor przyjmuje lub oddaje jony wodorowe. Dwutlenek węgla rozpuszczając się w wodzie tworzy z nią słaby kwas węglowy:
CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3- 
Kwas węglowy w wodzie dysocjuje na jon wodorowy i jon wodorowęglanowy.
Gdy we krwi znajduje się nadmiar jonów wodorowych , wówczas zachodzi reakcja tworzenia słabego kwasu węglowego, który jest nietrwały i rozpada się do dwutlenku węgla i wody: 
H+ + HCO3- <=> H2CO3
Natomiast gdy we krwi znajduje się za dużo jonów wodorotlenowych zachodzi reakcja: 

OH- + H2CO3 <=> HCO3-+ H2O

15. Elementy morfotyczne krwi.
erytrocyty – krwinki czerwone, wytwarzane są przez szpik kostny, transportują cząsteczki tlenu z płuc do tkanek, natomiast z tkanek transportują dwutlenek węgla do płuc. Zawierają barwnik hemoglobinę (Hb). Zbudowana jest ona z białka (globiny), składającego się z 4 łańcuchów polipeptydowych i z 4 cząsteczek hemu. Hem składa się z 4 pierścieni pirolowych. W płucach poprzez związanie z tlenem powstaje oksyhemoglobina, która transportuje tlen do tkanek:
Hb4 + O2 = HbO2
Hb4 + 4O2 = HbO8 ( 1 cząsteczka Hb zawiera 4 hemy)
Jeden mm3 krwi zawiera od 4- 5 mln erytrocytów, żyją one przeciętnie 120 dni.
leukocyty – krwinki białe, wytwarzane ze szpiku kostnego czerwonego, które po przejściu do tkanek i narządów, stanowią część układu siateczkowo-śródbłonkowego. Jest ich 6 – 8 tyś. w mm3 krwi.
trombocyty – płytki krwi, wytwarzane w szpiku kostnym czerwonym, są one fragmentami cytoplazmy. W miejscy uszkodzenia śródbłonka naczyniowego trombocyty przylepiają się, tworząc czop. Jest ich 200 – 300 tyś. w mm3 krwi. Krążą we krwi 8 – 10 dni, zatrzymują się w śledzionie, która jest miejscem ich rozpadu. Trombocyty przyczepiają się do białek warstwy podśródbłonkowej i uwalniają szereg czynników, które sprzyjają agregacji: ATP. adrenaliny, serotoniny, czynników krzepnięcia, czynników wzrostowych.

16. Energetyka cyklu Krebsa.

TŁUSZCZE WĘGLOWODANY BIAŁKA
lipoliza GLiKOGEN / GLUKOZA AMINOKWASY glikoliza dezaminacja

KWASY TŁUSZCZOWE + GLICEROL

PIROGRONIAN
beta-oksydacja beztlenowo MLECZAN
tlenowo
Acetylo-Co-A







W wyniku całkowitego utleniania 1 mola glukozy w mięśniu szkieletowym powstaje 36 cz. ATP ( 8 cz.- glikoliza, 6 cz. – pirogronian do acetylo-Co-A, 24 cz. – cykl Krebsa).
Tłuszcze: zmagazynowane są jako triglicerydy, w wyniku lipolizy rozkładają się na 3 cząsteczki Wolnych Kwasów Tłuszczowych i glicerol. Z glicerolu w wyniku glikolizy wytwarzany jest pirogronian. W wyniku tej reakcji powstaje 19 cz. ATP. ATP powstaje w wyniku fosforylacji. Wolne Kwasy Tłuszczowe ulegają beta-oksydacji – rozbiciu na dwuwęglowe fragmenty acetylowe. ATP jest użyte w tej reakcji do fosforylowania, dodawana jest woda, wodór jest przenoszony na NAD i FAD, a fragmenty acetylowe łączą się z koenzymem A, tworząc Acetylo-Co-A. W wyniku rozpadu 1 cz. triglicerydu tworzy się 457 cz. ATP. Na każdą cząsteczkę kwasu tłuszczowego 146 cz.ADP ulega fosforylacji do ATP. Ponieważ każda cząsteczka triglicerydu zawiera 3 cząsteczki Wolnych Kwasów Tłuszczowych to powstaje 438 cz. ATP ( 3 x 146 ) + 19 cz. ATP z przemian glicerolu do pirogronianu. Warunkiem tworzenia ATP z Wolnych Kwasów Tłuszczowych jest katabolizm węglowodanów, gdyż tworzący się Acetylo-Co-A musi wchodzić w reakcję ze szczawiooctanem, by utworzyć cytrynian w cyklu Krebsa.

17. Energetyka wysiłków długotrwałych.
W wysiłkach długotrwałych dominują przemiany tlenowe. Są to wysiłki wykonywane przez dłuższy czas. Po upływie ok. 2 – 6 min. aktywność procesów tlenowych zaczyna dominować nad beztlenowymi. W tym momencie zasoby pokarmowe (tłuszcze, węglowodany, białka) są w „pogotowiu”. Procesu tlenowe oznaczają utlenianie składników pokarmowych celem dostarczenia energii. W wyniku przemian tlenowych mniej pirogronianu jest przekształcanego w mleczan. W wysiłkach trwających dłużej niż 15 min. udział procesów beztlenowych jest coraz mniejszy. Spada do wartości nie przekraczającej 10 % podczas wysiłku fizycznego trwającego kilka godzin. W wysiłkach tych, najwięcej energii pochodzi z rozpadu tłuszczów. W wysiłkach od 2 do 4 godz. połowa energii może pochodzić z zapasów glikogenu, zanim ulegnie on całkowitemu wyczerpaniu.

18. Energetyka wysiłków krótkotrwałych.
W wysiłkach do 10 sek. energia pochodzi głownie z fosfagenów (ATP i fosfokreatyna) zmagazynowanych w mięśniach biorących bezpośredni udział w wykonywaniu danego wysiłku. Ok. 45% energii pochodzi z hydrolizy ATP zawartego w mięśniach, ok. 50% pochodzi z fosfokreatyny, natomiast przemiany tlenowe stanowią 5% energii.
Wysiłki trwające do 2 min. powodują wyczerpanie fosfagenów. Po ok. 20 sek. od rozpoczęcia wysiłku glikoliza osiąga swoją maksymalną szybkość. Najpierw odbywa się ona bez udziału tlenu, a w miarę upływu czasu i dostępności tlenu przechodzi do glikolizy tlenowej. W wysiłkach tych fosfagenowa resynteza ATP stanowi już mały % całkowitej resyntezy, ze względu na wyczerpanie fosfokreatyny. Natomiast procesy tlenowe i beztlenowe stanowią po 50% całkowitej resyntezy ATP

19. Enzymy jako markery wysiłku fizycznego.
Kinaza kreatynowa CK - jest zlokalizowana głównie w mięśniach prążkowanych, mięśniu sercowym i mózgu, ma ona ogromne znaczenie przy rozpoczęciu wysiłku oraz przy przechodzeniu organizmu z niskiego do wysokiego zapotrzebowania energetycznego jakie ma miejsce na początku wysiłku, kiedy zapotrzebowanie energetyczne przeważa nad ilością energii dostarczonej z rozpadu zmagazynowanego ATP. Kinaza kreatynowa jest enzymem powodującym rozpad PC fosfokreatyny do kreatyny i fosforu. Reakcja ta daje substrat do resyntezy ATP za pomocą kreatyny.
ATP-aza – enzym hydrolizujący ATP (związek wysokoenergetyczny) , pod wpływem tego enzymu zostaje odszcepiona ostatnia grupa fosforowa i ATP rozkłada się do ADP i fosforanu nieorganicznego i jednocześnie zostaje uwolniona energia, potrzebna do skurczu mięśni.
Kinaza adenylowa – powoduje miokinazową resyntezę ATP, kolejne enzymy przemian beztlenowych to: dehydrogenaza mleczanowa LDH i fosforylaza PH.

20. Fazy restytucji powysiłkowej.

21. Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków fizycznych.
Wysiłek fizyczny – jest to praca mięśni szkieletowych, której wynikiem jest wykonywanie pracy zewnętrznej wraz ze wszystkimi towarzyszącymi jej czynnościowymi zmianami w organizmie. Rozpoczęcie wysiłku fizycznego powoduje wiele zmian przystosowawczych w układzie krążenia, oddychania, mięśniowym, hormonalnym i nerwowym. Podział wysiłków:
Ze względu na ilość zaangażowanych mięśni szkieletowych:
lokalne  mniej niż 30% mięśni,
ogólne  powyżej 30%,
W zależności od procesów energetycznych zachodzących w pracującym mięśniu:
beztlenowe,
tlenowe
mieszane: tlenowo – beztlenowe,
Ze względu na czas trwania:
do 10 sek.
od 10 sek. do 2 min.
od 2 min. do 15 min.
od 15 min. do 60 min.
powyżej 60 min.
Ze względu na rodzaj skurczu mięśni:
dynamiczne,
statyczne,
Ze względu na intensywność:
submaksymalne  wykonywane z mocą niższą niż maksymalna,
maksymalne,
supermaksymale  wykonywane z mocą wyższą niż maksymalna,
albo inne nazewnictwo:
wysiłki z bardzo niską intensywnością,
niską intensywnością,
umiarkowaną intensywnością,
wysoką intensywnością,
bardzo wysoką intensywnością,
maksymalną inensywnością.

22. Fizjologiczne podstawy treningu sportowego.
Trening fizyczny – jest to systematyczna, świadomie kierowana działalność ruchowa człowieka, mająca na celu , podniesienie zdolności wysiłkowej oraz umiejętności ruchowych z zamiarem osiągnięcia jak najlepszych wyników sportowych. Pobudzenie każdego narządu przez dłuższy czas powoduje powstawanie zmęczenia, które przejawia się w przejściowym obniżeniu zdolności do wykonywania pracy. Po okresie wypoczynku następuje powrót do stanu wyjściowego, a następnie okres zwiększonej wydolności zwany superkompensacją. Polega ta na zwiększonej zdolności do wykonywania wysiłku i utrwalanie tego zjawiska przez systematycznie powtarzane ćwiczenia treningowe. Trening fizyczny będzie skuteczny, gdy przestrzegane będę pewne zasady:
indywidualizacja – polega na dobieraniu obciążenia treningowego do możliwości osoby trenującej,
specyficzność – polega na tym, że adaptacja dotyczy tych części ciała ,które są angażowane podczas wysiłku, np. trening wytrzymałościowy poprawia czynności układu krążenia i oddechowego.
cykliczność – wysiłek musi być wykonywany z pewną częstotliwością, by przynosić określone rezultaty, a najlepiej gdyby odbywał się w momencie superkompensacji. Wówczas wzmagają się efekty treningowe.
Trening uintensywnia i usprawnia aktywność ruchową oraz nasila dowóz tlenu i oddychanie tkanek, przez co zwiększa się ogólna wydolność fizyczna ustroju. Zdolność pobierania tlenu wrasta wówczas o 18-25%. Trening zwiększa objętość wyrzutową i minutową serca. Polepsza ukrwienie mięśni. Wzmaga tworzenie odgałęzień naczyń włosowatych w tkance mięśniowej (rozwija unaczynienie mięśni). W wyniku treningu powiększa się pojemność komór i przedsionków serca. Wzmożeniu ulegają procesy hemopoezy (tworzenia krwi), w wyniku czego zwiększa się ilość krążącej krwi. Następuje wzrost zawartości mioglobiny w miocytach. Ponadto u osób wytrenowanych obserwuje się zwiększone ciśnienie w obiegu małym, czyli płucnym, co niewątpliwie poprawia ukrwienie płuc i uefektywnia wymianą gazową. Odpływ krwi z trzewi zwiększa ukrwienie mięśni i skóry. Wzmożone wydzielanie potu zwiększa utratę nadmiaru ciepła. Trening przyczynia się do zwiększonego odkładania fosfokreatyny i glikogenu w mięśniach. Usprawnieniu ulega koordynacja ruchowa mięśni, polepsza się również czucie głębokie mięśni, przez co możliwe jest wykonywanie precyzyjniejszych ruchów. We krwi osób dobrze wytrenowanych istnieje większa zasób moderatorów krwi, dzięki czemu organizm nie jest narażony na zachwianie równowagi kwasowo-zasadowej podczas wysiłku fizycznego. Stabilizuje to homeostazę organizmu i uodparnia na stres. Wzrasta maksymalna wentylacja płuc, bowiem zwiększa się pojemność oddechowa płuc. Trening pobudza osteogenezę i mineralizację kości. Kości stają się grubsze i odporniejsze na urazy mechaniczne. Wzmocnieniu i rozwojowi ulegają także przyczepy mięśniowe, torebki stawowe, dzięki rozbudowie włókien kolagenowych i sprężystych

23. Fosfagenowa i miokinazowa resynteza ATP.
Fosfagenowa: w momencie rozpoczęcia wysiłku mięsień korzysta z energii uzyskanej z ATP zmagazynowanego w mięśniu. Ilość zmagazynowanego ATP jest bardzo mała i wystarczyłaby na kilka sekund wysiłku. Po wykorzystaniu ATP, jest on resyntezowany z wysokoenergetycznego związku, jakim jest fosfokreatyna PC. Zawartość fosfokreatyny jest 4 –6 razy większa niż ATP. Energia z fosfokreatyny ma ogromne znaczenie podczas przechodzenia organizmu z niskiego do wysokiego zapotrzebowania energetycznego, czyli na początku wysiłku, kiedy zapotrzebowanie energetyczne przeważa nad ilością energii dostarczonej z rozpadu zmagazynowanych składników odżywczych. Fosfagenowa resynteza ATP zachodzi bez udziału tlenu w cytoplazmie.
ATP  ADP + P + energia
ATP-aza
PC  C + P + energia
kinaza kreatynowa
Miokinazowa resynteza ATP odbywa się dzięki enzymowi kinaza adenylowa. W ten sposób są wytwarzane niewielkie ilości ATP. Z 2 cząsteczek ADP jest odtwarzana 1 cząsteczka ATP i 1 cząsteczka AMP.
2 ADP  ATP + AMP
kinaza adenylowa
Resynteza nie ma dużego znaczenia jeśli chodzi o wysiłek fizyczny, ponieważ dostarcza małe ilości ATP, jednakże odgrywa znaczną rolę w regulacji procesów metabolitycznych, ponieważ obniża stężenia ADP, podwyższając tym samym stosunek ATP/ADP oraz dostarcza AMP, który jest aktywatorem glikolizy. Proces ten zachodzi beztlenowo.

24. Fosfokreatyna – powstawanie, udział w skurczu mięśniowym.
Fosfokreatyna - cząsteczki jej stanowią rezerwuar wysokoenergetycznych wiązań fosforowych w komórkach mięśni. Powstaje w wyniku przeniesienia końcowego ugrupowania fosforanowego ATP na kreatynę przez enzym kinazy kreatynowej.
Wiązanie fosforanowe fosfokreatyny jest wiązaniem wysokoenergetycznym i może być wykorzystane do przeprowadzenia reakcji wymagających dopływu energii (rezerwa energetyczna wykorzystywana np. w czasie pracy mięśni).
W momencie rozpoczęcia wysiłku mięsień korzysta z energii uzyskanej z ATP zmagazynowanego w mięśniu. Ilość zmagazynowanego ATP jest bardzo mała i wystarczyłaby na kilka sekund wysiłku. Po wykorzystaniu ATP, jest on resyntezowany z fosfokreatyny PC. Zawartość fosfokreatyny jest 4 –6 razy większa niż ATP. Energia z fosfokreatyny ma ogromne znaczenie podczas przechodzenia organizmu z niskiego do wysokiego zapotrzebowania energetycznego, czyli na początku wysiłku, kiedy zapotrzebowanie energetyczne przeważa nad ilością energii dostarczonej z rozpadu zmagazynowanych składników odżywczych. Fosfagenowa resynteza ATP zachodzi bez udziału tlenu w cytoplazmie.
ATP  ADP + P + energia
ATP-aza
PC  C + P + energia
kinaza kreatynowa

25.26.27. Funkcje białek – biologiczne, przykłady.
Białka – największa grupa związków organicznych, zbudowane są z aminokwasów składających się z C, H, O, N i S. Białka mogą spełniać więcej niż jedną funkcję, a najważniejsze z nich to:
f. strukturalne – są zasadniczym elementem budowy wszystkich tkanek ustroju człowieka, obok wody są głównym składnikiem budulcowym mięśni. Znaczne ilości białka są w kościach, a także w wątrobie, jelitach, nerkach. W ustroju człowieka białka stanowią średnio 56% suchej masy ciała, natomiast ok. 18% całkowitej masy ciała, np: kolagen, białko należące do skleroprotein, miozyna, jedno z dwóch głównych białek mięśni, albuminy, globuliny.
f. odpornościowe, przeciwciała – białe ciałka krwi oraz inne przeciwciała, które w głównej mierze zbudowane są z białek, pomagają bronić organizm przed chorobami i infekcjami. Mają zdolność rozpoznania antygenu i wiązania się z jego determinantami, np. immunoglobuliny – białka surowicy krwi i płynów ustrojowych syntezowane przez komórki układu immunologicznego.
f. hormonalne – hormony, mają silnie pobudzające lub hamujące działanie na procesy biochemiczne, poprzez które przejawia się ich regulacja i sterowanie czynnościami różnych tkanek i narządów. Hormony o budowie białkowej to polipeptydy (insulina, glukagon, kalcytonina, relaksyna, hormon przedniego płata przysadki) i oligopeptydy ( wazopresyna, neurohormony podwzgórza, bradykinina, oksytocyna).
f.enzymatyczna, katalityczna – enzymy, białka, biokatalizatory przeprowadzają reakcje chemiczne w żywych organizmach. Każdy enzym katalizuje ściśle określoną reakcję chemiczną. Enzymy są białkami prostymi i złożonymi. Enzym białko złożone składa się z części białkowej- apoenzym i z części niebiałkowej – koenzym. Przykładowe grupy enzymów: lipazy, hydrolazy, amylazy, oksydazy (oksydaza cytochromowa), oksydoreduktazy, izomerazy.
f. ochronna – naskórek, włosy, paznokcie zawierają keratynę, białko należące do skleroprotein, bogate w aminokwas cysteinę, która utleniając się przechodzi w cystynę. Ważnymi metabolitami cysteiny są kwas cysteinowy i tauryna. Tauryna chroni organizm przed szkodliwy wpływem środowiska, promieniami UV. W przypadku zranienia zostają uruchomione mechanizmy przeciwdziałające wykrwawieniu. Pierwszy to obkurczanie naczyń krwionośnych, a następnie agregacja krwi (trombocyty tworzą czop). Jeśli to nie wystarczy tworzy się skrzep. Czynnik dziesiąty X przekształca protrominą w trominę, a trombina działając na fibrynogen powoduje wytworzenie fibryny, która w formie stałego biała stanowi ostateczną zaporę dla wypływającej krwi.
f. transportujące – hemoglobina, czerwony barwnik krwi, zawiera białko – globinę, mające w swoim składzie żelazo. Dzięki temu może transportować tlen z płuc do tkanek i dwutlenek węgla z tkanek do płuc.
f. przechowujące – w nasionach zbóż i w roślinach strączkowych stanowią materiał zapasowy.
f. widzenia – białko zlokalizowane w siatkówce oka, pozwala nam widzieć w słabym oświetleniu, np. o zmroku – rodopsyna.

28. Funkcje rozgrzewki.
Rozgrzewka jest niezbędną częścią przygotowania organizmu do wysiłku fizycznego. Może ona doprowadzić do lepszego wykorzystania możliwości fizjologicznych i psychologicznych sportowca i zmniejszyć lub wyeliminować możliwość kontuzji. Funkcje rozgrzewki:
powoduje zwiększenie prędkości skręcania i relaksacji mięśni szkieletowych,
polepszenie ekonomii wysiłku, gdyż obniża lepkość mięśni,
wzmaga oddawanie tlenu do mięśni na skutek podwyższenia ich temperatury – efekt Bohra,
zwiększa szybkość przewodzenia nerwowego i przepływ krwi przez aktywne tkanki, gdyż lokalne łożysko rozszerza naczynia na skutek podniesionego metabolizmu.
Rozgrzewka polega na mobilizacji czynności fizjologicznych przed dużym wysiłkiem fizycznym. Rozgrzewka obejmuje zespół prostych ćwiczeń gimnastycznych. W wyniku rozgrzewki zwiększa się ciepłota ciała. Niewielkie podwyższenie temperatury ciała nasila procesy biochemiczne (enzymatyczne) w tkankach. Zmniejsza się lepkość tkanki łącznej w mięśniach, indukcji ulegają wrzecionka ścięgnowo-mięśniowe i nerwowo-mięśniowe, dzięki czemu następuje usprawnienie koordynacji. Włośniczki w tkance mięśniowej ulegają rozszerzeniu, dzięki czemu nasila się ukrwienie mięśni. Dzięki temu zwiększa się podaż tlenu i glukozy. Przyspieszeniu ulega krążenie krwi i wentylacja płuc. W jamach i kaletkach stawowych zwiększa się ilość mazi, co polepsza ruchliwość aparatu stawowego. Poprzez układ hormonalny i nerwowy nasila się czynność gruczołów potowych, które aktywnie uczestniczą w termoregulacji i w usuwaniu szkodliwych (zmęczeniotwórczych) metabolitów poza ustrój.

29. Glikogen – budowa i znaczenie w organizmie.
Glikogen – skrobie zwierzęca, polisacharyd, cukier złożony, zbudowany jest z cząsteczek alfa-D-glukozy (skręcająca płaszczyznę polaryzacji w prawo) połączonych wiązaniami alfa-1-4 i alfa-1-6 glikozydowymi (połączone poprzez grupy hydroksylowe –OH). Cząsteczka glikogenu jest krzaczkowato rozgałęziona.
(C6H12O5)n
Ma on postać białego proszku, rozpuszczanego w ciepłej wodzie, w zimnej pęcznieje. Glikogen stanowi w organizmie zwierzęcym materiał zapasowy, który jest wykorzystywany przez organizm w okresie głodu i wysiłku fizycznego. Dla organizmów zwierzęcych podstawą pożywienia jest skrobia. Pod wpływem enzymów ulega ona hydrolizie do glukozy, która dostaje się do krwioobiegu. Część glukozy jest wykorzystywana jako źródło energii, a nadmiar glukozy odkłada się w mięśniach i wątrobie w postaci glikogenu. Odkłada się on głównie w wątrobie, gdzie jego zawartość wynosi od kilku do kilkunastu procent. Glikogen znajduje się również w tkance mięśniowej (ok.0,2%), krwi i innych narządach (trzustka, płuca, nerki, mózg). Podczas pracy ilość glikogenu maleje, gdyż zmienia się on w kwas mlekowy, natomiast w czasie spoczynku wzrasta. Tworzenie się glikogenu nazywa się glikolizą. W razie niedostatecznego zaopatrzenia organizmu w cukry, glikogen zmagazynowany w wątrobie przechodzi pod wpływem enzymów (dzięki hydrolizie) w glukozę, która jest przekazywana do krwioobiegu, uzupełniając w ten sposób braki pożywienia. Mięśnie korzystają tylko z jednego związku chemicznego jako źródła energii bezpośrednio wykorzystywanej do skurczu. Związkiem tym jest ATP (adenozyno-trójfosforan). Ilość ATP wystarcza na pierwszych kilka sekund pracy mięśni. Następnie uruchamiane są mechanizmy odbudowy ATP. Mięśnie wykorzystują fosfokeratynę, której też jest niewiele. Następnym etapem jest rozkład glukozy prowadzący do wytworzenia ATP. Glukozę otrzymuje się poprzez rozpad glikogenu, który jest zmagazynowany w mięśniach. Glikogen jest wykorzystywany od początku pracy mięśni i gwarantuje stały poziom ATP, czyli stały dowóz energii do pracującego mięśnia.
Oddychanie wewnątrzkomórkowe




tlenowe beztlenowe
1 etap: glikoliza tlenowa 1 etap: glikoliza beztlenowa
2 etap: cykl Krebsa 2 etap: cykl Cori
3 etap: łańcuch oddechowy

30. Glikoliza – przebieg, od czego zależy jej szybkość.
Podstawowym szlakiem spalania węglowodanów jest tzw. szlak glikolizy, który zachodzi w cytoplazmie komórki. W szlaku tym 1 cząsteczka glukozy C6H12O6 zostaje zamieniona na 2 cząsteczki kwasu pirogronowego CH3-CO-COOH. Kwas pirogronowy (zwany też w skrócie pirogronianem) jest najważniejszym punktem węzłowym metabolizmu wewnątrzkomórkowego. Jest on tą cząsteczką, która swobodnie przenika do mitochondrium, by tam ulec dalszym przemianom.
Kolejne związki pośrednie na drodze od glukozy do pirogronianu w szlaku glikolizy to:
1. glukozo-6-fosforan - przyłączenie grupy fosforanowej do 6-go węgla glukozy wymaga zużycia 1 cząsteczki ATP. Obecność grupy fosforanowej sprawia, że cząsteczka, mając w sobie więcej energii, łatwiej wchodzi w następne reakcje.
2. fruktozo-6-fosforan - następuje przegrupowanie atomów wewnątrz cząsteczki. W tym miejscu, po fosforylacji, do szlaku wchodzi fruktoza.
3. fruktozo-1,6-dwufosforan - następuje przyłączenie kolejnej grupy fosforanowej kosztem następnej cząsteczki ATP.
4. gliceraldehydo-3-fosforan (2x) - następuje rozpad łańcucha 6-węglowego na dwa łańcuchy 3-węglowe. Wszystkie dalsze przemiany występują podwójnie w stosunku do wyjściowej cząsteczki glukozy.
5. 1,3-dwufosfoglicerynian (2x) - następuje odłączenie dwóch atomów wodoru połączone z przyłączeniem kolejnej grupy fosforanowej. Atomy wodoru zostają przeniesione na NAD (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy). Przyłączenie grupy fosforanowej tym razem nie wymaga ATP.
6. 3-fosfoglicerynian (2x) – następuje odłączenie grupy fosforanowej, sprzężone jest to z odzyskiem ATP.
7. 2-fosfoglicerynian (2x) - następuje przeniesienie grupy fosforanowej z węgla trzeciego na drugi.
8. fosfoenolopirogronian (2x) - następuje odłączenie cząsteczki wody.
9. pirogronian (2x) - następuje odłączenie grupy fosforanowej sprzężone z syntezą cząsteczki ATP.
Sumarycznie szlak ten można przedstawić następującym równaniem:
C6H12O6(glukoza)+2NAD + 2ADP + 2P ® 2C3H4O3 (pirogronian) + 2NADH2 + 2ATP

W szlaku glikolizy na początku zostają zużyte 2 cząsteczki ATP do przyłączania grup fosforanowych, następnie jednak odzyskane są 4 cząsteczki. Łącznie powstają więc 2 cząsteczki ATP oraz 2 cząsteczki NADH2. Wodór z NADH2 może zostać przetransportowany do mitochondrium i tam ulec spaleniu z tlenem. Powstanie wtedy 6 cząsteczek ATP z 2 cząsteczek NADH2.
2 NADH2 + O2 + 6 ADP + 6 P ® 2 NAD + 2 H2O + 6 ATP
Łącznie więc na tym etapie spalania glukozy z 1 cząsteczki glukozy powstaje 8 cząsteczek.

31. Grupy krwi.
Krew ludzką dzielimy ze względu na obecność antygenów w błonie komórkowej jednych ludzi i istnieniu przeciwciał przeciw tym antygenom o osoczu krwi u innych ludzi. Spośród wielu odkrytych grup krwi znaczenie mają grupy układu AB0 i Rh. Antygeny grupowe AB0 występują w otoczce erytrocytów. Na podstawie ich występowania został dokonany podział na 4 główne grupy krwi:
A – u ludzi, u których antygen A znajduje się w otoczce erytrocytów, w osoczu krwi występują naturalne przeciwciała anty B, czyli beta.
B – u ludzi, u których antygen B znajduje się w otoczce erytrocytów, w osoczu krwi występują naturalne przeciwciała anty A, czyli alfa.
AB – oba antygeny A i B znajdują się w otoczce erytrocytów , w osoczu nie ma żadnych naturalnych przeciwciał.
0 – brak antygenów w otoczce erytrocytów, a w osoczu występują naturalne przeciwciała Anty A i anty B.
Antygen A nie jest jednorodny, dzieli się na A1 i A2. Dlatego w praktyce wyrównia się 6 grup krwi: A1, A2, B, A1B, A2B i 0. Niezależnie od tego podziału jest jeszcze podział na 2 grupy układu Rh: Rh dodatnią i Rh ujemną:
Rh +  w otoczce erytrocytów występuje antygen D,
Rh _  brak jest tego antygenu.
Klasyfikacji grup dokonuje się jednocześnie na podstawie występowania antygenów układu AB0 i układu Rh.

32. Hipoksja.
Ciśnienie parcjalne – zależy od procentowej zawartości tego gazu oraz od ciśnienia atmosferycznego. Wraz ze wzrostem wysokości, zawartość procentowa gazu nie zmienia się, za to maleje ciśnienie atmosferyczne., co powoduje spadek ciśnienia parcjalnego tlenu.
Hipoksja – jest to niedotlenienie organizmu powstałe na skutek wdychania powietrza o zmniejszonym ciśnieniu parcjalnym tlenu. Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz zw wzrostem wysokości. Do wysokości 3100 m występuje niewielki spadek wysycenia hemoglobiny tlenem, ze względu na jej esowaty kształt dysocjacji. Ten spadek ma niewielki wpływ na człowieka w spoczynku, jednak większy na człowieka w wysiłku umiarkowanym lub maksymalnym. Organizm zaczyna dostosowywać się do zmienionych warunków przez zwiększoną wentylację i zwiększeniu przepływu krwi. Wzrost wentylacji jest następstwem spadku ciśnienia parcjalnego Po2. W początkowym okresie adaptacji następuje wzrost HR- częstość skurczu serca i wzrost ciśnienia krwi, by skompensować spadek ilości tlenu we krwi tętniczej. Po ok. 15 godz. występuje zwiększona produkcja krwinek czerwonych, spowodowana przez hormon erytropoetynę (wydzielany przez nerki). Wynika z tego, że spadek ciśnienia parcjalnego tlenu może być skompensowany przez wzrost pojemności tlenowej krwi, przez wzrost ilości hemoglobiny. Aklimatyzacja do wysokości 2300 m trwa 2 tygodnie, a następnie 1 tydzień na każde 610 m wysokości.

33. Hormony regulujące gospodarkę wodno-elektrolitową.
Utrzymanie stałej ilości wody w organizmie jest niezbędnym warunkiem prawidłowych czynności układu krążenia, a zatem decyduje o możliwościach wysiłkowych. Woda w organizmie stanowi ok. 60% masy ciała u mężczyzn i 50% u kobiet. Gromadzona jest jako wewnątrzkomórkowa i zewnątrzkomórkowa (osocze). Podczas wysiłku następuje przesunięcie wody z osocza m.in. do mięśni szkieletowych, a także poprzez parowanie potu następuje zmniejszenie ilości osocza. Spadek ten oddziałując na receptory w nerkach powoduje powstanie enzymu zwanego reniną. Enzym ten z kolei powoduje powstanie angiotensyny II , która obkurcza naczynia krwionośne i podnosi ciśnienie krwi i jednocześnie pobudza wydzielania aldosteronu. Aldosteron powoduje zwiększone wchłanianie zwrotne sodu w nerkach, a to pociąga za sobą zatrzymanie wody w organizmie. Końcowym efektem tych działań jest utrzymanie ciśnienia krwi i zminimalizowanie strat wody.
Przeniesienie wody z osocza do tkanek podaczs wysiłku, powoduje zwiększoną osmolalność osocza, co pobudza osmoreceptory w podwzgórzu, a to z kolei zwiększa wydzielanie hormonu antydiuretycznego (ADH) z tylnego płata przysadki. Działanie ADH polega na zatrzymywaniu wody przez nerki, a tym samym zmniejszeniu osmolalności. Działanie aldosteronu i ADH jest widoczne nawet do 48 godz., szczególnie po wysiłku długotrwałym.

34. Hormony stresu.
Nie każdy stres działa negatywnie. Znamy stres dobry - mobilizujący pozytywnie do działania. Jest jednak zły stres, który jest reakcją organizmu na zagrożenie, utrudnienie lub niemożność realizacji ważnych celów i zadań człowieka. Ten stan pojawia się w momencie zadziałania bodźca, czyli stresora. Objawy są wywołane przez pobudzające działanie stresorów na wydzielanie hormonów, m.in. adrenaliny, noradrenaliny, wazopresyny, kortyzolu, prolaktyny czy endorfin. Adrenalina - hormon wytwarzany przez rdzeń nadnerczy i wydzielany na zakończeniach włókien układu nerwowego. Adrenalina odgrywa decydującą rolę w mechanizmie stresu (stąd nazwa hormon stresu), czyli błyskawicznej reakcji organizmu człowieka i zwierząt kręgowych na zagrożenie, objawiających się przyspieszonym biciem serca – rozszerza naczynia wieńcowe serca, zwiększa krzepliwość krwi, zwiększa wyrzut krwi z komór do tętnic, wzrostem ciśnienia krwi – zwęża tętnice, zmniejsza przepływ krwi przez skórę i narządy wewnętrzne, rozszerzeniem oskrzeli, pęcherzyków płucnych – skurcze mięśni gładkich dróg oddechowych, przyspieszeniem oddechów, suchością w ustach, "gęsią skórką", rozszerzeniem źrenic. Hamuje skurcze mięśni gładkich przewodu pokarmowego i dróg moczowych. Oprócz tego adrenalina reguluje poziom glukozy (cukru) we krwi, gdyż jest koenzymem uruchamiającym przemianę glikogenu w glukozę. Adrenalina jest wydzielana w nadmiarze w stosunku do noradrenaliny, gdy występują emocje związane z sytuacją bez wyjścia, z oczekiwaniem lub wystąpieniem publicznym. Większe ilości noradrenaliny niż adrenaliny są wydzielane, gdy stres psychiczny pobudza nasze emocje (wysiłek fizyczny) bądź sytuacja pozwala na przeciwdziałanie. Nadmiar adrenaliny i noradrenaliny może powodować migotanie komór serca, zaburzenie rytmu serca. W podwzgórzu zbiegają się drogi nerwowe z różnych okolic mózgu i przekazują informacje o stresach, emocjach, niepokojach. Aktywuje to reakcję układu podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowego, a co za tym idzie zwiększenie wydzielania hormony adrenokortykotropowego ACTH.
Stres powoduje wzrost poziomu kortyzolu. Kortyzol w prawidłowej ilości wzmaga odporność i wytrzymałość organizmu. Ale nadmiar kortyzolu jest szkodliwy. Objawy nadmiaru kortyzolu to: zaniki skóry, mięśni, osteoporoza, zanik systemu immunologicznego, zaniki mózgu, zaburzenia poziomu cukru we krwi, wzrost wagi. Stres powoduje także poziomu testosteronu i aldosteronu, co może być przyczyną zwiększonej agresji.

35. Koszt energetyczny wysiłku.
Podczas wysiłku fizycznego energia produkowana przez organizm jest zamieniana w części na pracę mechaniczną (ok. 25%) i ciepło. Wydatek energetyczny (koszt) definiowany jest jako ilość energii wydatkowanej przez organizm podczas wykonywania wysiłku. Na ilość energii zużywanej przez organizm w czasie wykonywania wysiłku składa się wydatek energetyczny spoczynkowej przemiany materii oraz energia wydatkowana na wykonanie danego wysiłku, czyli wydatek energetyczny netto. Zgodnie z układem jednostek SI wydatek energetyczny określany jest w jednostkach pracy, czyli w dżulach J na jednostkę czasu lub w watach W. Ponadto, ze względu na długoletnie funkcjonowanie jednostek kalorymetrycznych w kilokaloriach (kcal).
Metody określania wydatku energetycznego:
metody tabelaryczne – odczytywanie wartości wysiłku z tabel,
metoda oparta na podstawie pomiaru częstości skurczów serca – wykorzystuje zależność między kosztem energetycznym a częstościa skurczów serca, może być opisana wzorem:
M = 4,0 x HR – 255
M – koszt energetyczny [W/m2]
HR – częstość skurczów serca podczas wysiłku
metody kalometrii bezpośrednie i pośrednie.

36. Leukocyty – podział i funkcje.
Leukocyty – krwinki białe, morfologiczny składnik krwi. Dzielimy je na:
granulocyty – wywodzą się z komórek szpiku kostnego i dzielą się na:
neutrofile – granulocyty obojętnochłonne o ziarnistościach cytoplazmatycznych obojętnochłonnych, stanowią 35 – 71% wszystkich leukocytów.
eozynofile – granulocyty kwasochłonne o ziarnistościach kwasochłonnych, 0 - 8 % wszystkich leukocytów.
bazofile – granulocyty zasadochłonne o ziarnistościach zasadochłonnych, 0 – 2 % wszystkich leukocytów.
Granulocyty, głównie neutrofile, utrzymują równowagę pomiędzy makroorganizmem człowieka a drobnoustrojami. Inwazja drobnoustrojów do wnętrza organizmu jest powstrzymywana w ciągu całego życia przez granulocyty. Pożerają one bakterie i uszkodzone komórki i trawią je za pomocą enzymów hydrolitycznych.
limfocyty – niejednorodna populacja komórek, zarówno pod względem miejsca powstawania, jak i pełnionych funkcji. Pochodzą z różnych tkanek i narządów. Są wytwarzane ze szpiku kostnego czerwonego, grasicy, węzłów chłonnych, grudek chłonnych błon śluzowych i ze śledzony. Tworzą układ limfoidalny. Dzielimy je na:
limfocyty B – szpikozależne, wspomagają syntezę immunoglobuliny.
limfocyty T – grasicozależne, niszczą komórki zawierające obce antygeny.
limfocyty NK – naturalni niszczyciele, niszczą komórki, w których rozwija się wirus, za pomocą wytwarzanych przez siebie białek.
monocyty – pochodzą u ludzi dorosłych ze szpiku kostnego czerwonego. Po przejściu z krwi do tkanek stają się makrofagami tkankowymi i wykazują zróżnicowane funkcje w zależności od tkanki, do której przeszły. Będą to pęcherzykowate makrofagi w płucach, komórki siateczkowo - śródbłonkowe gwiaździste w wątrobie, komórki kościogubne w tkance kostnej. Pełnią funkcję przeciwbakteryjną, przeciwpasożytniczą, przeciwgrzybiczną i przeciwwirusową, przyciągane przez czynniki wytwarzane przez ognisko zapalne, przemieszczają się w jego kierunku, usuwają uszkodzone tkanki, wytwarzają czynniki wzrostowe, regulują biosyntezę immunoglobuliny.

37. Lipoliza i jej regulacja.
Lipoliza – jest to reakcja hydrolizy triglicerydów (tłuszczów), w wyniku której powstają WKT wolne kwasy tłuszczowe i glicerol. Enzymem katalizującym tą teakcję jest lipaza lipoproteinowa. Wolne kwasy tłuszczowe w dalszym etapie przemian ulegają beta-oksydacji dając w efekcie acetylo-Co-A, natomiast glicerol ulega przemianom do pirogronianu. Wzrost lipolizy powoduje hormon wzrostu – somatotropina, a także kofeina, której działanie polega na zwiększeniu zużywania tłuszczów jako substratów energetycznych w wysiłkach długotrwałych. Obniżenie lipolizy powodowane może być zmniejszoną aktywnością enzymu lipazy lipoproteinowej.

38. Lipoproteiny krwi.
Cholesterol jest tłuszczowym związkiem chemicznym, niezbędnym do życia. Bierze udział w tworzeniu hormonów sterydowych, kwasów żółciowych i witaminy D, jest składnikiem błon komórkowych. Część cholesterolu powstaje w organizmie człowieka dzięki syntezie (cholesterol endogenny), głównie w wątrobie (gdzie ulega też procesom metabolizmu), a także w jelicie cienkim i w skórze. Dostarczany z pożywieniem nazywa się endogennym. Podobnie jak inne związki tłuszczowe cholesterol jest nierozpuszczalny ani w wodzie, ani we krwi. Dlatego też łączy się z białkami, fosfolipidami i triglicerydami, tworząc lipoproteiny, które są głównym nośnikiem cholesterolu we krwi. 
Są różne rodzaje lipoprotein (wbrew potocznym opiniom nie są to rodzaje cholesterolu, lecz nośniki odpowiedzialne za jego transport w organizmie):
Lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL) produkowane są głównie przez komórki wątroby. U człowieka ulegają przekształceniu w LDL.
Lipoproteiny o niskiej gęstości (LDL) zwane są powszechnie "złym cholesterolem", gdyż transportują cholesterol do organów i komórek, w których jest on poddawany dalszym przemianom. Największa część cholesterolu we krwi jest połączona z LDL. Gdy w organizmie jest nadmiar cholesterolu, LDL nie jest w dostatecznym stopniu przejmowany przez komórki, lecz cyrkuluje we krwi. Ten nadmiar jest wtedy odkładany w ścianach tętnic, prowadząc w ten sposób do rozwoju miażdżycy.
Lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL) syntetyzowane i wydzielane przez wątrobę i jelita - usuwają cholesterol ze ścian naczyń przenosząc nadmiar cholesterolu z komórek do wątroby. W wątrobie są poddawane przemianom, po których cholesterol może być wraz z żółcią wydalony z organizmu. HDL wspomagając wydalanie cholesterolu, spełnia tym samym funkcje ochronne przed miażdżycą. Ten typ jest nazywany "dobrym cholesterolem".
 
39. Łańcuch oddechowy – przebieg, lokalizacja.
Jest on ostatnim etapem ( po glikolizie i cyklu Krebsa) oddychania wewnątrzkomórkowego tlenowego. Łańcuch oddechowy – jest to zespół związków umożliwiających przeniesienie wodoru, a następnie elektronów na tlen, co związane jest z syntezą ATP w procesie fosforylacji oksydacyjnej.
Proces łączenia wodoru z tlenem przebiega gwałtownie, a wytworzeniu cząsteczki wody towarzyszy jednorazowe uwolnienie dużej ilości ciepła. W żywym organizmie natomiast przeniesienie wodoru na tlen odbywa się stopniowo za pośrednictwem szeregu przenośników, czyli związków ulegających kolejno utlenieniu i redukcji.
Towarzyszy temu uwalnianie niewielkich ilości energii, która jest magazynowana w postaci ATP.
Składniki łańcucha oddechowego ułożone są w następującej kolejności:
NADH2 dwunukleotyd nikotynamido-adeninowy
FADH2 dwunukleotyd flawino-adeninowy
UBICHINON
CYTOCHROM B
CYTOCHROM C
OKSYDAZA CYTOCHROMOWA
Ww. związki charakteryzują się coraz łatwiejszym przyjmowaniem H2 lub samych elektronów (mają coraz wyższy potencjał oksydacyjny). Dzięki temu wzdłuż łańcucha płynie początkowo strumień atomów H2 (do ubichinonu)
Na etapie ubichinonu następuje utlenianie (jonizacja) wodoru. W ubichinionie od przyłączonego wodoru odszczepiają się elektrony.
2H0  2H+ + 2e-
Powstałe H+ przechodzą do środowiska i łączą się z tlenem (O2-).
Na etapie ubichinonu kończy się wędrówka H2 przez łańcuch i dalej wędrują elektrony przez cytochromy b i c, aż do oksydazy cytrochromowej.
Oksydazę cytochromową (enzym z klasy oksydoreduktaz, ma zdolność do przenoszenia elektronów bezpośredni na tlen, który dostarczany jest do komórki podczas wymiany gazowej). Katalizuje powyższą reakcje:
½O2 + 2e-  O2-
Jony tlenu O2- łączą się z jonami wodorowymi H+ (protonami pochodzącymi z utlenienia H2) dając wodę:
2H+ + O2-  H2O
Podczas oddychania tlenowego odłączone od substratu organicznego atomy wodoru są transportowane przez odpowiednie przenośniki na tlen, a uwalniająca się energia jest wykorzystywana do syntezy ATP.
Cytochromy – pełnią funkcję przekaźników elektronów w łańcuchu oddechowym.
Podczas transportu elektronów w łańcuchu oddechowym zmienia się wartościowość jonów żelaza HEM-u:
Fe2+  Fe3+ + e-

Z powyższej reakcji wynika, że przenoszenie elektronów w łańcuchu oddechowym oparte jest na odwracalnej zmianie stopnia utlenienia żelaza.

40. Mechanika oddychania.
Główne elementy układu oddechowego człowieka:
a) górne drogi oddechowe
jama nosowa
gardło
krtań
b) dolne drogi oddechowe
tchawica
oskrzela
oskrzeliki zakończone pęcherzykami płucnymi
c) płuca
Krtań – część dróg oddechowych i narząd głosu. Zbudowana jest z kilku chrząstek połączonych za pomocą mięśni i wiązadeł. Górny koniec krtani łączy się z gardłem, a dolny z tchawicą. Spośród chrząstek krtani szczególne znaczenie ma nagłośnia, która zamyka i otwiera wejście do krtani i zapobiega przypadkowemu przedostaniu się kęsa pokarmowego do dróg oddechowych. Podczas łykania wejście do krtani jest zamykane.
Tchawica i oskrzela – jest przedłużeniem krtani. Ma kształt rury złożonej z kilkunastu chrząstek. Dzięki nim światło tchawicy pozostaje zawsze drożne. Tchawica rozgałęzia się na dwa oskrzela główne, wnikające do płuc. Oskrzele prawe jest krótsze, szersze i skierowane bardziej ku dołowi. Oskrzele lewe jest dłuższe i węższe, odchyla się od tchawicy pod większym kątem. Każde z oskrzeli głównych tworzy w płucu wiele rozgałęzień tzw. drzewo oskrzelowe. Oskrzela są to rurki, które w swym przebiegu dzielą się na coraz mniejsze gałęzie aż do mikroskopijnych. Tą drogą wdychane powietrze dociera do pęcherzyków płucnych.
Płuca – płuco prawe jest większe i ma 3 płaty, płuco lewe – mniejsze i ma 2 płaty. Najważniejszym elementem płuc są pęcherzyki płucne, w których zachodzi wymiana gazowa, oplata je sieć naczyń włosowatych, tętniczych i ży