Transcript regulacija uzimanja hrane
ENERGETSKI METABOLIZAM GLIKOLIZA TESTOVI ZA PROCENU ANAEROBNIH SPOSOBNOSTI
Prof. dr Vladimir Jakovljevi ć Predsednik Društva fiziologa Republike Srbije,
Council Member International Atherosclerosis Society Sreda, 06. 11. 2013. god
Energetski aspekti metabolizma hranljivih materija
Energetski metabolizam (def.) predstavlja sve hemijske reakcije u ljudskom organizmu u kojima se stvara ili troši energija.
Izme đ u procesa kojima se stvara energija i procesa kojima se energija troši postoji kontinuirani kvantitativni odnos.
Kvantitativni odnos stvorene i utrošene energije u organizmu se naziva energetska ravnoteža ili energetski balans.
Kontrola energetskog unosa i energetske potrošnje u organizmu aktivnost energetskih sistema (uključujući i odgovarajuće enzime, koenzime, hormone...).
REGULACIJA UNOSA HRANE
U fiziološkim uslovima je unos hrane precizno kontrolisan od strane centralnog nervnog sistema i treba da odgovara potrebama organizma za hranljivim materijama. Subjektivni osećaji koji kontrolišu unos hrane:
• glad - želja za uzimanjem hrane, formira se u centralnom nervnom
sistemu i povezana je sa pojavom niza subjektivnih osećaja i objektivnih znakova
• apetit - želja za uzimanjem neke posebne, određene vrste hrane,
nastaje (takođe) u centralnom nervnom sistemu ali se ovaj osećaj formira kasnije od osećaja gladi (učenje: glad + informacije iz receptora za miris i/ili ukus)
• sitost - osećaj suprotan osećaju gladi, javlja se kada su zadovoljene
potrebe organizma za hranom (formira se posle uzimanja hrane, mada može nastati i za vreme uzimanja hrane).
REGULACIJA UNOSA HRANE
• Informacije koje se odnose na unos hrane se prikupljaju u raspore đ uju u dva me đ usobno povezana centra: • centar za glad i • centar za sitost.
• Informacije mogu biti dopremljene do centara u hipotalamusu: • putem krvi (koncentracije pojedinih hranljivih materija u krvi, koncentracije pojedinih hormona u krvi) ili • preko nerava (miris, ukus i izgled hrane; istegnutost i aktivnost sistema organa za varenje).
• Centri za kontrolu unosa hrane u hipotalamusu su povezani i značajno zavisi i od psihičkog i emotivnog statusa pojedinca.
REGULACIJA UNOSA HRANE:
• a. dugotrajna (nutritivna) regulacija uzimanja hrane - kontrolni sitost u hipotalamusu veoma osetljivi na koncentraciju pojedinih vrsta hranljivih materija u međućelijskoj tečnosti centralnog nervnog sistema • b. kratkotrajna (alimentarna) regulacija uzimanja hrane ima veliki značaj u neposrednoj kontroli količine hrane koja se unosi obrokom.
ako oba sistema funkcionišu na odgovarajući (fiziološki) način!
REGULACIJA UNOSA HRANE
Kratkotrajna (alimentarna) regulacija uzimanja hrane:
• brza i neposredna kontrola
kontrola količine unete hrane
• signali iz digestivnog trakta:
a. nervni (istegnutost organa, broj gutanja, dužina žvakanja...) b. humoralni (holecistokinin, insulin, gukagon, grelin...)
STVARANJE ENERGIJE U ORGANIZMU
Energija se u organizmu stvara iz odgovarajućih suprata koji mogu biti:
• egzogenog porekla (unose se hranom) • endogenog porekla (iz sopstvenih energetskih rezervi).
•
Stvorena energija u organizmu se može:
• odmah koristiti (ukoliko postoje trenutne potrebe) ili • skladištiti u organizmu (ukoliko ne postoje trenutne potrebe za energijom).
Energija dobijena katabolizmom hranljivih materija se skladišti u obliku:
• "ćelijskih rezervi" (fosfageni sistem koji postoji u svim ćelijama ljudskog organizma) ili, ukoliko trenutno ne postoje značajne energetske potrebe, u obliku • "tkivnih rezervi"(zalihe u obliku hranljivih materija).
Depoi energije u organizmu
1. “Ćelijske rezerve" energije (fosfageni sistem) • ATP (1mol ATP-a ~ 12000 kalorija) • GTP (manji energetski značaj od ATP-a) • kreatin fosfat (1mol ~ 13000 kalorija, 3-8x veće rezerve od ATP-a) 2. “Tkivne rezerve“ energije - zalihe u obliku: • ugljenih hidrata – glikogen (uglavnom) u jetri i mišićima • masti – masno tkivo • proteina – zalihe proteina u mišićima
Metabolička sudbina glukoze u ćeliji zavisi od energetskog statusa:
Tako da: • ukoliko postoje potrebe za đ uje zatim po potrebi pretvara ponovo u đ u cilju dobijanja energije
Energetski aspekti metabolizma hranljivih materija
Osloba đ glukoze anje energije iz
Glikoliza
• izuzetno brz proces dobijanja energije (4 mol ATP/t) • može se odvijati bez prisustva kiseonika • mali prinos energije (neto energetski efekat – 2 molekula ATP-a po molekulu glukoze) – koeficijent utilizacije 43% • odvija se u citoplazmi kiselina (piruvat) đ ana
Osloba đ anje enеrgije iz glukoze
Krebsov ciklus
• spor proces dobijanja energije (1 mol ATP/t) • odvija se u prisustvu kiseonika • mali direktan prinos energije (neto energetski efekat – 2 molekula ATP-a po molekulu glukoze), ali je veliki prinos H atoma • odvija se u mitohondrijama • finalni produkti – CO 2 , voda
Energetski aspekti metabolizma hranljivih materija
Oslobađanje energije iz glukoze
Pentozo-fosfatni put
• alternativni put za dobijanje energije iz glukoze • značajan kod enzimskih anomalija Krebsovog ciklusa • 30% glukoze se u jetri razgrađuje ovim putem (u masnom tkivu je procenat veći) • oslobođeni vodonik se vezuje u formi NADPH (omogućava konverziju šećera u masti) • finalni produkt – CO 2
Energetski aspekti metabolizma hranljivih materija
• • • •
Formiranje ATP-a oksidativnom fosforilacijom
odvija se u mitohondrijama (unutrašnja membrana) glukoze se dobija ovim procesom
Faze oksidativne fosforilacije:
jonizacija H atoma → H+ + elektron elektroni ulaze u lanac prenosa elektrona (niz enzima zaključno sa citohromom A3 – citohrom oksidaza – redukuje elementarni • • veliku koncentraciju H+ ulazak H+ kroz molekul ATPaze (unutrašnja membrana mitohondrija) daje
Energetski bilans razgradnje glukoze
GLIKOLIZA
GLIKOLIZA
glykus = slatko lysis = razdvajanje • Molekul glukoze (6S) se u seriji enzimski katalizovanih r-ja razrga đuje u 2 molekula piruvata (3S) pri čemu se energija (E) konzervira u formi ATR-a i NADH • 1897. Eduard Buchner – FERMENTACIJA • Nešto kasnije Otto Warburg i Hans von Euler-Chelpin su razjasnili ceo glikolitički put u ćelijama kvasca • 30-ih godina prošlog veka Gustav
Embden
i Otto
Meyerhof
su razjasnili sve r-je glikolize u ćelijama mišića
AEROBNA GLIKOLIZA ANAEROBNA GLIKOLIZA
(na maloj slici označena plavo)
GLIKOLIZA KLJUČNE TAČKE
• Glikoliza je proces u kome oksidacijom i naknadnom fragmentacijom glukoze (6S atoma) nastaje piruvat (2x3S atoma); dešava se u citosolu • Enzimi koji katalizuju reakcije glikolize nalaze se u citosolu • Glukoza je glavni šećer u našoj ishrani; sve ćelije mogu da je koriste kao izvor energije; glikoliza se odvija u svim tipovima ćelija • Glikolizom nastaju 2 molekula ATP-a (fosforilacijom na nivou supstrata) i 2 molekula NADH+H + • NADH nastao glikolizom u citosolu prenosi svoje redukcione ekvivalente na respiratorni lanac na unutrašnjoj mitohondrijalnoj membrani • Piruvat koji nastaje glikolizom unosi se u mitohondrijalni matriks, gde pod uticajem PDH-kompleksa biva preveden u acetil-CoA, koji se uključuje u Krebs-ov ciklus i potpuno oksiduje do CO 2
GLIKOLIZA KLJUČNE TAČKE
• U ćelijama koje su ograničeno snabdevene kiseonikom ili sadrže malo mitohondrija, energija se proizvodi ANAEROBNOM glikolizom • Pod anaerobnim uslovima piruvat se pomoću NADH redukuje do laktata, pri čemu se regeneriše NAD + koji je neophodan za održavanje toka glikolize • Regulacijom glikolize osigurava se održanje homeostaze ATP-a • Glikoliza ima 3 ireverzibilne, regulatorne r-je koje su katalizovane KINAZAMA: – Heksokinaza – 1. reakcija – Fosfofruktokinaza 1 – 3. reakcija – Piruvat kinaza – 10. reakcija
POTROŠNJA ENERGIJE U ORGANIZMU
• hemijsku energiju (i koristi za sintezu • mehaničku energiju (i koristi za mišićne kontrakcije) • električnu energiju (i koristi za aktivnost elektrohemijsku energiju (za transporte kroz temperature)
Energetska potrošnja u toku različitih stepena fizičkih aktivnosti Lak rad (120 – 150 kcal/sat) Lična nega
Oblačenje Brijanje Tuširanje
Sedenje (i)
Ljušćenje krompira
Lak do umeren rad (150 – 300 kcal / sat ) Kućni poslovi
Peglanje Nameštanje kreveta Brisanje poda
Baštenski poslovi
Košenje trave - kosilicom
Umeren rad (300 – 400 kcal / sat ) Baštenski poslovi
Riljanje Košenje trave Čupanje korova
Šetanje
Oko 5 – 6 km / sat (na ravnom)
Težak rad (420 – 600 kcal / sat ) Baštenski poslovi
Cepanje drva Kopanje rupa Čišćenje snega
Šetanje
Oko 8 km / sat Igranje karata Sviranje klavira Kucanje
Stajanje ili lako kretanje
Igranje bilijara - - -
Razni poslovi
Pranje automobila Krečenje
- - -
Popravljanje automobila Popravljanje obuće Badminton Ples Tenis
Rekreacija
Odbojka - - - Penjanje uz stepenice Penjanje uz brdo Planinarenje
Rekreacija
Voženje bicikla brzinom od oko 15 – 20 km / sat Plivanje Džogiranje Skijanje
Rekreacija
Streljaštvo Kuglanje
VEŽBA: Testovi za procenu anaerobnih sposobnosti
Uvod
Fizički radni kapacitet određen je procesima koji daju energiju pri čemu značajnu ulogu u dopremanju kiseonika, bitnog u oksidaciji hranljivih materija, igraju kardiovaskularni i respiratorni sistem. Na funkcije ovih sistema utiču razni spoljašnji i unutrašnji faktori - godine starosti, pol, telesne dimenzije, zdravstveno stanje, trening i druge adaptacije organizma, psihološki faktori, nadmorska visina, atmosferski pritisak, temperetura, buka, zagađenost atmosfere, zračenje...
Uvod
Svaki trenažni proces, da bi dao željene rezultate u svakoj etapi njegovog sprovo đ enja, zahteva precizno doziranje,
distribuciju i odnos trenažnog opterećenja i rasterećenja.
Da bi znali na kojem nivou treniranosti se sportista nalazi i kojim i kolikim stimulusima ga možemo izložiti, neophodno je da ga s vremena na vreme testiramo, i proverimo nivo njegove adaptacije na trening. Dijagnostikom funkcionalnih sposobnosti, pomoću integrativnih kardiopulmonalnih testova opterećenja u precizno kontrolisanim uslovima, mogu se precizno vrednovati sposobnosti kardiovaskularnog i respiratornog sistema, i na osnovu dobijenih rezultata ocenjivati uspešnost prethodnog trenažnog perioda, i planirati dalji tok trenažnog procesa .
IZVORI ENERGIJE ZA ENERGETSKU POTROŠNJU (HRONOLOŠKI): 1. FOSFAGENI SISTEM
ATP kreatin fosfat
2. ZALIHE UGLJENIH HIDRATA
glikogen (glikogenoliza) glukoza (glikoliza) piruvat acetil-koenzim A (Krebsov ciklus)* oksidativna fosforilacija*
3. ZALIHE MASTI
trigliceridi (lipoliza) masne kiseline (beta-oksidacija) acetil-koenzim A (Krebsov ciklus) oksidativna fosforilacija *neophodno prisustvo kiseonika
4. ZALIHE PROTEINA*
aminokiseline (deaminacija) ketokiseline (Krebsov ciklus) oksidativna fosforilacija
•Količina ATP- a koja se nalazi u mišićima, čak i kod dobro utreniranih sportista, dovoljna je za održavanje maksimalne snage mišića samo tokom 3s (50m sprinta).
•Fosfageni sistem ( zajedno ATP i fosfokreatin) mogu omogućiti maksimalnu mišićnu kontrakciju tokom 8 – 10s ( jedva dovoljno za 100m sprinta).
•Pod optimalnim uslovima, sistem glikogen – mlečna kiselina može obezbediti energiju za 1.3 do 1.6 min maksimalnog mišićnog rada ( uz dodatnih 8-10s koje obezbeđuje fosfageni sistem).
Energetski sistemi koji se koriste u različitim sportovima Fosfageni sistem (skoro u potpunosti) Fosfageni sistem i sistem glikogen mlečna kiselina Pretežno sistem glikogen - mlečna kiselina Sistem glikogen - mlečna kiselina i aerobni sistem Aerobni sistem Sprint na 100m Skok u dalj Dizanje tegova Ronjenje Sprint pri igranju fudbala Sprint na 200m Košarka Sprint pri odbrani u bejzbolu Sprint u hokeju na ledu Sprint na 400m Plivanje na 100m Tenis Fudbal Sprint na 800m Plivanje na 200m Klizanje na 1500m Boks Veslanje na 2000m Trčanje na 1500m Trčanje na 1 milju Plivanje na 400m Klizanje na 10000m Skijaško trčanje u prirodi Maraton (42,2km) Rekreativno trčanje
Anaerobni sistemi za dobijanje energije:
• funkcionišu u citoplazmi • mogu se odvijati bez prisustva kiseonika • mali prinos energije • velika brzina dobijanja energije (4mol ATP/t)
Aerobni sistemi za dobijanje energije:
• funkcionišu u mitohondrijama • ne mogu se odvijati bez prisustva kiseonika • veliki prinos energije • mala brzina dobijanja energije (1mol ATP/t)
SPORTSKO-MEDICINSKA DIJAGNOSTIKA FIZIČKOG RADNOG KAPACITETA
U kliničkoj i sportsko-medicinskoj dijagnostici koriste se brojne metode i protokoli za merenje aerobnog i anaerobnog kapaciteta i radne sposobnosti Parametri koji se najčešće koriste u proceni aerobnog energetskog kapaciteta su apsolutna i relativna maksimalna potrošnja kiseonika (VO2max, VO2max/kg), procenat maksimalne potrošnje kiseonika (% VO2max), anaerobni prag (AP) i intenzitet rada (Watt, km/h), U proceni anaerobnog kapaciteta se najčešće koriste koncentracija mlečne kiseline u krvi (mmol/l), kiseonični dug i raspon anaerobne zone, odnosno izdržaj u anaerobnoj zoni. Ostali fiziološki parametri koji se koriste u trenažnom procesu i tokom dijagnostičkih postupaka uključuju maksimalnu vrednost frekvencije srca i vrednost frekvencije srca na nivou anaerobnog praga (FSmax i FSAP), minutnu ventilaciju (VEmax i VEAP), respiracioni koeficijent (RQmax i RQAP).
Maksimalna vrednost frekvencije srca (HRmax) se izračunava po formuli:
HRmax = 220 – broj godina starosti
Zona I I I I I I IV V ZONE TRENINGA (PREMA VREDNOSTI SRČANE FREKVENCE ) % HRmax 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 naziv vrlo lagana zona lagana zona (zona zdravlja, fitnes zona ) aerobna zona (zona izdržljivosti) zona anaerobnog praga zona submaksimalnog i maksimalnog intenziteta (crvena zona) karakteristike
najmanji intenzitet fizičke aktivnosti koji može unaprediti kondiciju organizam uglavnom koristi masti kao energiju poboljšava sposobnost srca da pumpa krv pogodna za potrošnju energije umerenim vežbanjem najviši intenzitet kojim možete vežbati u dužem vremenskom periodu, bez pojave mlečne kiseline koja izaziva zamor povećava izdržljivost organizam uglavnom koristi ugljene-hidrate kao energiju (glikogen) povećanje sposobnosti organizma da metaboliše mlečnu kiselinu, manifestacije: umor i bolovi u mišićima, teškoće pri disanju i opšti zamor koristi :povećanje tolerancije mišića na mlečnu kiselinu, da se trenira intenzivnije pre pojave bola u mišićima veliki deficit kiseonika dozvoljen samo u veoma kratkom periodu preporučljiva samo kod vrhunskih sportista
Testovi za procenu anaerobnih sposobnosti
• Kao mera anaerobnih mogućnosti definisan je maksimalni dug O
2
, i predstavlja maksimalnu količinu O
2
koja se potroši u vreme oporavka, iznad uobičajenog nivoa u mirovanju • U dijagnostici anaerobnog kapaciteta, karakteristično je stvaranje velikog duga O
2
i visoke koncentracije mlečne kiseline u krvi • Merenje anaerobnog kapaciteta ograničeno je metodološkim i tehničkim mogućnostima. Laboratorijski testovi opterećenja najčešće se sprovode na biciklergometru
Oporavljanje aerobnog sistema posle vežbanja Čak tokom ranih faza teškog vežbanja , deo sposobnosti za aerobni put se smanjuje zbog dva efekta: 1. tzv. Kiseoničkog duga 2. Smanjenja rezervi glikogena u mišićima Telo normalno sadrži oko 2L deponovanog kiseonika (koji može da se koristi za aerobni metabolizam iako se ne udiše nova količina kiseonika. Kiseonik se nalazi u sledećim depoima: 1. 0,5L u vazduhu u plućima 2. 0,25L rastvoreno u telesnim tečnostima 3. 1L vezan za hemoglobin 4. 0,3L deponovano u samim mišićnim vlaknima u mioglobinu
• Pri teškom fizičkom vežbanju, sav deponovani kiseonik se koristi u periodu od 1. minuta za aerobni metabolizam. Kada se fizičko vežbanje završi, deponovani kiseonik mora da se dopuni udisanjem novih količina kiseonika koje prelaze normalne potrebe.
• Da bi se obnovili fosfageni sistem i sistem mlečne kiseline treba uneti u organizam oko 9 L kiseonika više nego što je normalno. • Sav ovaj ekstra kiseonik koji mora da se “nadoknadi”, ukupno 11,5 L, zove se kiseonički dug.
Testiranje fizičke sposobnosti
•Testovi predstavljaju kontrolisane uslove u kojima se rešavaju zadaci i dobijaju objektivni pokazatelji o određenim svojstvima i sposobnostima • Da bi određeni zadaci imali osobine testa, moraju da budu matematičko – statistički dokazani da ispunjavaju određene kriterijume. Ti kriterijumi se nazivaju metrijske karakteristike testova.
• Ako se više testova odnosi na istu oblast i ako su međusobno povezani, onda oni čine bateriju testova .
Testove opterećenja, osim podele na maksimalne i submaksimalne (prema intenzitetu rada), možemo podeliti još i na: • kontinuirane i diskontinuirane (u odnosu na kontinuiranost rada) • jednostepene i višestepene (u odnosu na progresiju fizičkog napora) • direktne i indirektne – Idirektni testovi su testovi kod kojih se ispitaniku zada obim aktivnosti, a zatim se meri vreme za koje ga ispitanik obavi (Kuperov test 2400m), ili se meri pre đ eno rastojanje za odre – Direktni testovi đ eno vreme (Kuperov test 12min), indirektni testovi mogu biti maksimalni ako im se pristupi sa maksimalnom motivacijom. U indirektne testove spadaju i testovi submaksimalnog opterećenja (Astrandov test, testovi na step klupici, UKК 2km hodanja...).
su testovi u kojima se ispitaniku zada odgovarajući intenzitet rada, a zatim se meri vreme u kojem je sposoban da taj intenzitet rada održi (primeri – Konkonijev, Šatl ran test, to su maksimalni testovi, • laboratorijske i terenske (laboratorijski testovi su precizniji, može se koristiti veći broj analiza odjednom, veći broj kompjuterizovanih aparata, standardizovani su uslovi testiranja i protokol, dok su terenski testovi objektivniji, specifičniji, primenjiviji u trenažnom procesu, psihički primamljiviji i komforniji za ispitanike).
Aparatura potrebna za doziranje opterećenja i praćenje fizioloških funkcija tokom testiranja
Ergometri:
• Trademill (pokretna traka) • Bicikl - ergometar • Pokretne stepenice • Kajak - ergometar • Veslački ergometar • Plivački ergometar
Monitoring opterećenja:
• Heart rate monitori • EKG aparati • Spirometri
Astrandov submaksimalni test na biciklergometru
Konstruisali su ga Astrand i Riming Za izvo đ enje testa potrebni su: bicikl – ergometar, štoperica, stetoskop ili pulsmetar, portabl vaga i nomogram ili tabela po Astrandu. Bicikla se vozi 60 obrtaja/min, a opterećenje je podešeno tako da puls bude u opsegu 120-170, najčešće je to oko 2W/kg TM Test traje 5-6 minuta, u drugoj polovini svake minute meri se puls.
Frekvenca srca će postepeno rasti (1-3min), nakon čega se više neće povećavati i tada je postignuto stabilno stanje
Wingate test
•Test je dobio ime Wingate po institutu iz Izraela u kome je na odeljenju za sportsku medicinu on ustanovljen i razvijen • Oprema : Bicikl – ergometar , elektronski sistem za doziranje opterećenja i registrovanje broja okreta pedala.
Wingate test se sastoji iz tri faze:
1. Zagrevanje organizma – po tačno predvi đ enom protоkolu, у ukуpnom trajаnju od 10 min, nakon čega sledi pauzа od 5 min.
2. Maksimalno оpterеćenjе organizma: • Prvih nekoliko sekundi se vozi bez opterеćenja • • Vozi se maksimalnom мogućom brzinom tokоm 30s. Za to vremе računar meri broj оkreta pedalа svakih 5s ilи manje Opterеćenjе tokоm tesтa dozira раčunar na osnоvu вiše parаmetarа (pol, uzrast, тrenutнo fizičko stanje) 3. Isključivanje opterеćenja – automatsko оd strane računarа ili od strane ispиtivačа, ispitanik ne sme odmah da prekine sa okretanjem pedalа da ne bi došlо do оrtosтatskog kolapsа
Harvard – step test
Potrebno: klupica visoka 50 cm, štoperica, kalkulator Ispitanik na dati znak počinje sa penjanjem na klupicu, u ritmu 30 Penje se onoliko dugo koliko može da izdrži a najduže 5 min.
Kada završi sa stepovanjem seda na stolicu.
Zatim mu se u tačno odre đ enim intervalima meri puls: 1 – 1,5 min, 2 – 2,5 min, 3 – 3,5 min Te tri vrednosti (svaka za interval po 30 sekundi) se zbroje.
Brojanje
Indeks = (Trajanje vežbe u sekundama * 100) / (2 * ( suma tri broja udara pulsa za 30 sekundi))
Interpretacija skora (indeksa):
Ispod 55 = slaba fizička kondicija 55 – 64 = nizаk prosek 65 – 79 = visok prosek 80 – 90 = dobra fizička kondиcиja Iznad 90 = odlična fizička kondicija
Zaključak
• Testiranjem registrujemo određeno stanje ispitanika i kvantitativnim vrednovanjem rezultata u stanju smo da ga uporedimo sa nekim prethodno utvrđenim kriterijumom • Izuzetno važno je posmatranje i beleženje rezultata.Rezultati moraju biti posmatrani pažljivo, beleženi brzo i tačno.
• Ponavljanjem testiranja u određenim vremenskim periodima mogu se sagledati promene treniranih sposobnosti i efekata treninga • Testiranje pomaže u planiranju i prigramiranju budućeg rada i razvoja pojedinca