Jarní semestr 15.4.2016 blok: 2. doc. PhDr. Ladislav Bedřich, CSc. 1. ENERGETICKÝ METABOLISMUS SVALOVÝCH VLÁKEM 2. ENERGETICKÉ SYSTÉMY (ATP-CP, LA, O2) Dělení svalů z funkčního hlediska ´Posturální svaly udržují základní polohu těla, jsou tedy v neustálém napětí a mají tendenci ke zkrácení ´Fázické svaly jsou vykonavateli pohybů. Snadněji se unaví, mají tendenci k oslabování (hypotonii) ´ ´Obě skupiny svalů se navzájem ovlivňují a musí být v rovnováze, jinak může docházet ke svalovým dysbalancím. Svalové dysbalance mohou vyústit do závažných degenerativních a nevratných změn svalové tkáně se zmnožením vaziva, k patologickým změnám šlach a kloubů. K těmto změnám může dojít u sportovců s trvalejším a intenzivnějším zatěžováním jen určitých svalových skupin. Proto jsou nezbytná kompenzační (vyrovnávací) cvičení ´ ´Ve všech kosterních svalech jsou všechny typy vláken, v různém poměru. ´ SO slow oxidative typ I červené vlákno pomalé oxidativní vlákno •aerobní lipolýza, glykolýza, laktátolýza •omalá unavitelnost – odolnost proti únavě •bohaté krevní zásobení - vysoký obsah myoglobinu – velká oxidační kapacita - vázanost O2 •energie primárně štěpením tuků •kontrakce po impulsu až 70-140 ms s větší silou •(statická a pomalá činnost) uplatnění: vytrvalostní zátěž nižší intenzity = AE • Energetický metabolismus různých typů svalových vláken (McArdle, Katch, Katch, 2007, Powers & Howley 2007) FOG fast oxidative glykolytic TYPOLOGIE SVALOVÝCH VLÁKEN rychlá.: typ IIa FOG + IIx FG pomalá: typ I SO typ IIa červené vlákno rychlé oxidativní •převážně aerobní i anaerobní glykolýza, částečně ATP-lýza (produkce LA) •středně rychlá unavitelnost •přechodný typ mezi Ia - IIx •obsahují velké množství glykogenu a kreatinofosfátu •spalují především sacharidy ATP štěpením glykogenu, 2 min., - tvorba LA •rychlá kontrakce s velkou silou (silové a rychlostní aktivity) • po impulsu 50-100 ms uplatnění: při zátěžích střední až submaximální intenzity provázející aerobní i anaerobní způsob úhrady energie rychlé glykolytické FG fast glycolytic •anaerobní glykolýza a ATP-lýza (produkce LA) •rychle unavitelné •nízký obsah myoglobinu – malé krevní zásobení •největší dynamická síla •nejvyšší kapacita glykolytická = mohutná, rychlá, krátká kontrakce po krátkou dobu (10-40 ms) • energie výhradně z ATP a CP (ANA-alaktát., 10-15 s) Silové a rychlostní výkony maximální intenzity s dominancí anaerobního energetického metabolismu typ IIX bílé vlákno Podíl typů vláken na složení svalů elitních atletů (%) Disciplína I IIa a IIx(b) Vytrvalostní běžci 70-80 20-30 Sprinteři 25-30 70-75 Nesportovci 47-53 47-53 DĚLENÍ SVALOVÉ ČINNOSTI ČINNOST STATICKÁ převažuje svalová síla ve výdrži s minimální změnou svalové délky ČINNOST DYNAMICKÁ rytmické střídání kontrakce a relaxace se změnou svalové délky, s různou účasti svalového působení DRUHY DYNAMICKÉ SVALOVÉ ČINNOSTI ČINNOST SILOVÁ pohybová činnost se zdůrazněnými silovými nároky, trvání kontrakce je delší než trvání relaxace ČINNOST RYCHLOSTNÍ pohybová činnost s velmi rychlým střídáním kontrakcí a relaxací ČINNOST OBRATNOSTNÍ pohybová činnost s dominancí jemné koordinace svalové činnosti ČINNOST VYTRVALOSTNÍ pohybová činnost s důrazem na dlouhodobou svalovou činnost ADAPTACE NA ZÁTĚŽ ČINNOST SILOVÁ hypertrofie vláken IIX, aktivita myokinázy ČINNOST RYCHLOSTNÍ obsahu a utilizace ATP a CP, hypertrofie vláken IIX ČINNOST RYCHLOSTNĚ–VYTRVALOSTNÍ (~2min) aktivita glykolytického systému, utilizace glykogenu v II, pufrovací kapacity ČINNOST VYTRVALOSTNÍ mitochondrií, aktivita enzymů dýchacího řetězce, kapilarizace, hypertrofie I, možná konverze z II I(?), hladiny svalového glykogenu o 100%, aktivita lipázy ADP + ADP ATP + AMP ENERGETICKÉ SYSTÉMY ´ Hlavní energetické zdroje pro pohybovou činnost: S makroergní fosfáty (ATP, CP) S makroergní substráty-živiny (cukry, tuky, bílkoviny) §při klidu či málo intenzivní pohybové činnosti je energie poměrně rovnoměrně čerpána ze všech uvedených živin §při intenzivní svalové činnosti jsou hlavním a i výhradním zdrojem energie cukry §s přibývající dobou činnosti stoupá energetický podíl tuků – výjimečně bílkovin §Tělo má k produkci ATP 3 systémy – všechny jsou aktivní v jakoukoli danou dobu. Míra, do jaké systémy přispívají k celkovému pracovnímu výkonu, závisí primárně na intenzitě činnosti a sekundárně na délce trvání. § ´ ´ 1. ATP-CP systém ´ SATP schopný dodat velké množství energie v krátkém čase, doba možné práce cca 2-3 s Sneustálá obnova ATP (resyntéza) s pomocí CP (štěpí se bez účasti O2) regenerace ATP z CP - doba možné práce cca 10-20 s, pak výrazně klesá Sčím vyšší zásoby CP ve svalech, tím delší vysoce intenzivní AnaE činnost (příjem kreatinu pro zlepšení výkonnosti ve sprintu či vzpírání) ´ 2. LA systém ´ Anaerobní glykolýza (glykolytický či laktátový LA) = ´ = štěpení cukrů (glukózy, glykogenu) bez účasti O2 Saktivace systému při maximálním úsilí Sdominance od cca 6 s až do cca 60-70 s Svyužíváno je štěpení sacharidů = rychlá dodávka energie. Stvorba LA (acidóza) glukóza + ADP => laktát + ATP SGlukoneogeneze = reakce, při kterém se v játrech a méně v ledvinách (v ledvinách především při dlouhodobém hladovění) syntetizuje glukóza, která je nezbytným palivem v organismu. Hlavními substráty pro glukoneogenezi jsou glukogenní aminokyseliny, laktát a glycerol z tuků 3. O2 - AE (oxydativní systém) Sresyntéza ATP štěpením cukrů a tuků na CO2 a H2O za účasti O2 SOXIDACE GLUKÓZY - AE rozklad glukózy (dominuje po cca 60-70 s) ´ laktát + kyslík + ADP => ATP + oxid uhličitý + voda SOXIDACE TUKŮ (LIPOLÝZA) - AE rozklad tuků (volných mastných kyselin) dominuje po vyčerpání glykogenu po cca 90 minutách) Sspalování tuků vyžaduje intenzitu pohybové činnosti pod 75 % SFmax Svyšší požadavky na dodávku O2=zvýšení ventilace, průtok krve=vyšší srdeční výkon S! dehydratace, přehřátí! ´ ´ PODÍL ENERGETICKÝCH ZDROJŮ V ZÁVISLOSTI NA ČASE PŘI MAXIMÁLNÍM VÝKONU SStála hladina glukózy v krvi SPři nedostatku glukózy se ji tělo snaží vyrábět z různých prekurzorů procesem nazývaným glukoneogeneze Snadměrná zátěž - svaly pracují za nedostatečného zásobení kyslíkem – na kyslíkový dluh. Důsledkem je hromadění laktátu Szásoby glykogenu vyčerpány - krevní glukóza nepostačuje, svaly začnou využívat energii převážně oxidací tuků – lipolýzou, která nevytváří LA SPři produkci energie z tuků nelze udržet vysoké pracovní tempo. Vyčerpání glykogenových zásob a pomalejší oxidace tuků = tzv. hypoglykémie. ´Přibližný poměr ES v závislosti na trvání výkonu ´Podle matematických modelů založených na výkonech elitních atletů dochází k vyrovnání aerobního a anaerobního metabolismu po cca 55-70 s (Ward-Smith 1999). ´ V praktických studiích se objevují výsledky od 50 až do 100 s ´ ´Novější výzkumy se kloní spíše k rychlejšímu nástupu aerobního metabolismu, jiné naopak zdůrazňují anaerobní podíl (těch se obvykle drží naše sportovní literatura) ´ ´Rozdíly v měření vyplývají z dosavadní nedokonalosti laboratorních metod a individuálních rozdílů v podílu rychlých a pomalých vláken (např. při běhu na 1000 m vytváří sprinter aerobně pouze 61 % energie, průměrný člověk 66 % a vytrvalec 70 %). ZPŮSOBY ZÍSKÁVÁNÍ ENERGIE · ANAEROBNÍ: na začátku zátěže, při náhlém zvýšení intenzity svalové práce nebo při vysoké intenzitě svalové práce způsobem anaerobní alaktátovým – energie je uvolněna z ATP a CP (kreatinfosfát) bez účasti anaerobní glykolýzy a tvorby laktátu (ATP-CP systém) a způsobem anaerobně laktátový energie získána z anaerobní glykolýzy s tvorbou laktátu. · AEROBNÍ: způsob získávání ATP je dominantní při tělesných aktivitách vytrvalostního charakteru trvajícího déle než 2–3 minuty. Úroveň aerobních schopností je ovlivněna dědičností (80 %). Aerobní schopnosti jsou limitujícím faktorem výkonnosti ve vytrvalostních disciplínách a o její úrovni nás informuje spotřeba kyslíku (VO2) – maximální množství kyslíku přijaté organismem TYP ZÁTĚŽE: •KONTINUÁLNÍ •INTERVALOVÁ se střídáním intenzity zatížení TRVÁNÍ VÝKONU: •TRVÁNÍ VÝKONU (např. 10s. , 1 hod. apod.) •ZÁPASU (např. 3x 2min) •UTKÁNÍ (např. 2x 45min) INTENZITA ZATÍŽENÍ: •NÍZKÁ – hodiny (3-20 h) •STŘEDNÍ ◦krátkého trvání – minuty (3-7min) ◦dlouhého trvání – desítky minut (7min – 3h) •SUBMAXIMÁLNÍ ◦desítky sekund (40-60s) ◦minuty (1-3min) •MAXIMÁLNÍ – sekundy 15-50s •SUPRAMAXIMÁLNÍ – sekundy (do 15s) METABOLICKÉ KRYTÍ •ATP-CP systém •ANAEROBNÍ GLYKOLYTICKÁ (glykolitická fosforylace) •AEROBNÍ GLYKOLÝZA, OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE ZDROJE ENERGIE: •ATP a CP •GLYKOGEN (svalový, jaterní) •VOLNÉ MASTNÉ KYSELINY Základní tréninkový model Řízení tréninku dle SF žKarvonenův vzorec zohledňující individuální odlišnosti v rozsahu SF. ž* srdeční rozpětí: ž SR = SF max – SF klid = 190 – 60 = 130 [tepů/min.] ž žPožadovaná intenzita 80 % SFmax: žTSF = SF klid + (SFmax – SF klid) . 0,8 = ž = 60 + [(190 – 60) . 0,8] = ž = 60 + 104 = 164 [tepů/min.] ž žSF aktuální (zjištěná) = 145 tepů/min.) ž% SF max = [(SF aktuální - SF klid) . 100] / SF max - SF klid = ž = [(145-60) .100] / 190-60 = ž = 65 [%] ž > Laktát •v těle se neustále vytváří malé množství La klidový 0,5–1,5 mmol/l - jako při AE zatížení •nejvydatnější získávání energie anaerobním způsobem při intenzivních zatíženích mezi 15-60 s, VO2max 70% •koncentrace La ve svalech vždy vyšší než v krvi/ do krve se zpožděním (5-20 min.) •La odbourávají: ž játra – 50 % ž nezatěžované svalstvo - 30 % ž srdce – 10 % ž ledviny – 10 % > žrychlost odbourávání La: •netrénovaný 0,3 mmol /min. •trénovaný 0,5 mmol/min. ž měření - ušní lalůček, prst ž žhodnocení intenzity zatížení: •aerobní : do 2 mmol/l La •aerobně- anaerobní : 3 – 7 mmol/l La •anaerobní : > 7 mmol/l La ž > Spotřeba kyslíku •maximální spotřeba kyslíku VO2max = schopnost organismu kyslík přijímat, transportovat a využívat •rozvoj VO2max závisí na intenzitě a na objemu zátěže •špičkové výkony : muži 78 ml/kg.min (až 91 ml/kg.min) ž ženy 68 ml/kg.min •běžná populace: muži 45 ž ženy 35 •pokud dlohodobě VO2max klesá = pravděpodobná chyba v celkovém dávkování a účinnosti tréninku > Rychlost běhu podle hodnot VO2 max (příklad) žv [km/h] = [ 3,99 + VO2max (ml/min/.kg) ] / 3,656 ž ž ž ž ž ž ž ž VO2 max [ml /min/kg] 50-52,5 52,5-55 55-57,5 57,5-60 60-62,5 62,5-65 65-67,5 67,5-70 70-72,5 80 % km/hod 11,8 12,4 12,8 13,4 14 14,6 15,1 15,6 16,2 100 m [s] 30,3 29 28,1 26,8 25,7 24,7 23,8 23,1 22,3 1 km/min. 5:03 4:50 4:41 4:28 4:17 4:07 3:58 3:50 3:43 >