bp+bk2123 TST
Doc. PhDr. Ladislav Bedřich, CSc.
blok: 2.
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
• pomalá unavitelnost – odolnost proti únavě vysoká
• bohaté krevní zásobení - vysoký obsah myoglobinu – velká oxidační
kapacita - vázanost O2
• energie primárně štěpením tuků, dominantní zdroj triacylglyceroly
• 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, 2min., - 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 glykolytickéFG 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
svalová vlákna a metabolismus
intenzita pohybového zatížení – pohybové aktivity:
co je to „vysoká intenzita?
 intenzita 90 % SFmax aktivuje cca 85 % rychlých vláken
 100 % 95 %
 70 % 10 %
Určuje skladba vláken váš výkonnostní potenciál? ANO (genetika)
Vrcholový sprinter může mít až 75 % rychlých , vytrvalec až 90 % pomalých vláken.
Pomalá a rychlá vlákna nemůžeme přeměnit!
SVALY
kosterní srdeční hladké
EXCITABILITA – (vzrušivost, dráždivost) schopnost svalu
odpovědět na stimul vytvořením a vedením akčního potenciálu
KONTRAKTILITA - schopnost svalu se stahovat a vyvíjet napětí za
současného výdeje energie
EXTENSIBILITA – (roztažnost, rozšiřitelnost) schopnost svalu být
natažen
ELASTICITA - schopnost svalu se vrátit do klidové délky buď po
natažení nebo zkrácení
GLYKOLYTICKÁ FOSFORYLACE (anaerobní)
Při odbourávání glukózy bez spotřeby kyslíku je uvolněna energie
glukóza laktát + 2 ATP
OXIDAČNÍ FOSFORYLACE (aerobní)
Při odbourávání látek (glukóza, laktát, volné mastné kys.,
aminokyseliny) za přítomnosti kyslíku je uvolněna energie
glukóza + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP
METABOLISMUS SVALU
- restituce ATP
MYOKINÁZOVÁ REAKCE
ADP + ADP ATP + AMP
LOHMANNOVA REAKCE
CrP + ADP + H+ Cr + ATP + H2O
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
ENERGETICKÉ SYSTÉMY
Hlavní energetické zdroje pro pohybovou činnost:
 makroergní fosfáty (ATP, CP)
 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
 ATP schopný dodat velké množství energie v krátkém
čase, doba možné práce cca 2-3 s
 neustálá 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
 čím 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
 aktivace systému při maximálním úsilí
 dominance od cca 6 s až do cca 60-70 s
 využíváno je štěpení sacharidů = rychlá dodávka energie.
 tvorba LA (acidóza) glukóza + ADP => laktát + ATP
 Glukoneogeneze = 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)
 resyntéza ATP štěpením cukrů a tuků na CO2 a H2O za účasti O2
 OXIDACE GLUKÓZY - AE rozklad glukózy (dominuje po cca 60-70 s)
laktát + kyslík + ADP => ATP + oxid uhličitý + voda
 OXIDACE TUKŮ (LIPOLÝZA) - AE rozklad tuků (volných mastných
kyselin) dominuje po vyčerpání glykogenu po cca 90 minutách)
 spalování tuků vyžaduje intenzitu pohybové činnosti pod 75 %
SFmax
 vyšší požadavky na dodávku O2=zvýšení ventilace, průtok
krve=vyšší srdeční výkon
 ! dehydratace, přehřátí!
 Stála hladina glukózy v krvi
 Při nedostatku glukózy se ji tělo snaží vyrábět z různých
prekurzorů procesem nazývaným glukoneogeneze
 nadměrná zátěž - svaly pracují za nedostatečného
zásobení kyslíkem – na kyslíkový dluh. Důsledkem je
hromadění laktátu
 zásoby glykogenu vyčerpány - krevní glukóza
nepostačuje, svaly začnou využívat energii převážně
oxidací tuků – lipolýzou, která nevytváří LA
 Při 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 %).
Poměr zapojení anaerobního a aerobního metabolismu
v průběhu času při maximální intenzitě pohybu
Délka trvání ATP-CP LA O2
5 s 85 10 5
10 s 50 35 15
30 s 15 65 20
1 min. 8 62 30
2 min. 4 46 50
4 min. 2 28 70
10 min. 1 9 90
30 min. 1 5 95
1 hod. 1 2 98
2 hod. 1 1 99
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
Aerobní a anaerobní způsob
získávání energie
sport Aerobně % Anaerobně %
fotbal 50 50
lední hokej 10-20 80-90
maraton 90 10
sprint 100 m 5 95
dálkové plavání 70 30
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
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
Základní tréninkový model
 TF se měří na perifériích – SF na srdci
 Nevhodné měřit na krku na krkavici umístěny tzv.
baroreceptorypodrážděním dochází ke zpomalení tepové
frekvence
 Klidová SF - u netrénovaných cca 70 tepů/min
- u vysoce trénovaných 30-40 tepů/min
 Maximální může dosahovat až 210 tepů/min
Srdce přečerpá nejméně 8.000 l krve každý den
(bez provádění jakékoliv namáhavější práce)
Celkový objem krve se pohybuje mezi 6 až 8 % celkové hmotnosti těla. U 70 kg muže činí asi 5,5 l,
u žen přibližně 4,5 l. Tento objem krve je srdcem v klidovém stavu přečerpán přibližně za 1 min.
Objem levé komory činí u dospělého muže průměrně 78 ml a při frekvenci 70 tepů/min to
znamená asi 5,5 l /min
Malý a velký krevní oběh
* krev se rozděluje ve velkém oběhu do
jednotlivých tkání
* mozkem projde za minutu cca 0,72 l krve, játry a
trávicím ústrojím 1,32 l, kosterním svalstvem
1,2 l, ledvinami 1,1 l, srdečním svalem 0,28 l a
kůží a ostatními tkáněmi 0,88 l
* Zásobování mozku je zajišťováno přednostně
stejně tak i srdečního svalu (při šoku může být
prokrvování ledvin a trávicího traktu potlačeno ve
prospěch srdce a mozku)
* při aktivní fyzické zátěži výrazně stoupá prokrvení
kosterního svalstva na úkor trávicího ústrojí
* plícemi prochází za minutu celý objem 5,5 l
* ledviny přefiltrují více než 1.500 l krve/24 h
Řízení tréninku dle SF
Karvonenův vzorec zohledňující individuální odlišnosti v rozsahu SF.
* srdeční rozpětí:
SR = SF max – SF klid = 190 – 60 = 130 [tepů/min.]
Požadovaná intenzita 80 % SFmax:
TSF = SF klid + (SFmax – SF klid) . 0,8 =
= 60 + [(190 – 60) . 0,8] =
= 60 + 104 = 164 [tepů/min.]
SF aktuální (zjištěná) = 145 tepů/min.)
% SF max = [(SF aktuální - SF klid) . 100] / SF max - SF klid =
= [(145-60) .100] / 190-60 =
= 65 [%]
Kyselina mléčná
Laktát = sůl kyseliny mléčné
kysele chutnající, lehce rozpustná,
bezbarvé krystaly tvořící kyselina
s chemickým vzorcem CH3–CHOH–COOH
 vzniká mléčným kvašením cukrů, např. v mléce, sýrech, kyselém zelí
 používá se např. v pekařství, pivovarnictví, koželužství, k přípravě limonád,
při barvení a zušlechťování textilií (pohmat, lesk), opticky neaktivní
 používá se také kvůli svým antiseptickým vlastnostem v mastech, ústních
vodách a jako prostředek k ošetřování vlasů
Sůl kyseliny mléčné (a i její anion a estery) se nazývá laktát CH3-CHOH-COO-.
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:
játra – 50 %
nezatěžované svalstvo - 30 %
srdce – 10 %
ledviny – 10 %
rychlost odbourávání La:
• netrénovaný 0,3 mmol /min.
• trénovaný 0,5 mmol/min.
měření - ušní lalůček, prst
hodnocení intenzity zatížení:
• aerobní : do 2 mmol/l La
• aerobně- anaerobní : 3 – 7 mmol/l La
• anaerobní : > 7 mmol/l La
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
ženy 68 ml/kg.min
• běžná populace: muži 45
ženy 35
• pokud dlohodobě VO2max klesá = pravděpodobná chyba
v celkovém dávkování a účinnosti tréninku
Rychlost běhu podle hodnot VO2 max
v [km/h] = [ 3,99 + VO2max (ml/min/.kg) ] / 3,656
Příklad:
3
9.3.
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