fyziologie zátěže úvodní hodina
DESCRIPTION
Fyziologie zátěže úvodní hodina. Fyziologie zátěže. Doporučená literatura: Máček, M., & Máčková, J. (1997). Fyziologie tělesných cvičení. Brno: Masarykova univerzita. Havlíčková, L. et al. (1991). Fyziologie tělesné zátěže. Praha: Univerzita Karlova - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Fyziologie zátěže
úvodní hodina
Fyziologie zátěže Doporučená literatura:
1. Máček, M., & Máčková, J. (1997). Fyziologie tělesných cvičení. Brno: Masarykova univerzita.
2. Havlíčková, L. et al. (1991). Fyziologie tělesné zátěže. Praha: Univerzita Karlova
3. Hamar, D., & Lipková, J. (2001). Fyziológia telesných cvičení. Bratislava: Univerzita Komenského.
4. Placheta, Z., et al. (2001). Zátěžové vyšetření a pohybová léčba. Brno: Masarykova univerzita.
5. Wilmore, J. H., & Costill, D. L. (1994). Physiology of sport and exercise. Champaign, IL: Human Kinetics.
Pohybová zátěž
Svalová činnost je spojena se zvýšením energetických nároků.- pokles ATP, zvýšení ADP (↓ATP:ADP)
vyvolává změny v organismu:
A) Akutní - reakce (odpověď) na jednorázovou zátěž – např. ↑ SF, ↑ DF
B) Chronické - adaptace při opakování zátěži- např. ↓ SF klidové a ↓ SF při stejné zátěži
Resyntéza ATP:- Anaerobně (GL, GG, ADP+ADP, ADP+CP) – rychlá, malý výnos- Aerobně (O2) – pomalejší, energeticky výnosnější
Pásma energetické krytíintenzita zatížení trvání
výkonu
převážné využití tvorba
laktátu
svalová
vlákna
rychlostní (max.) do 15 s ATP, CP malá II B
rychlostně-vytr.
(submaximální)
15 – 50 s ATP, CP, anaerobní
glykogenolýza a glykol.
maximální II B a II A
krátkodobá do 120 s anaerobní a aerobní gl. submax. II B a II A
střední do 10 min aerobní glykolýza střední a II A
dlouhodobá nad 10
min
aerobní gl., později tuky malá I
Anaerobní alaktátové
Anaerobní laktátové
Aerobní alaktátové
- s trváním pokles
(?Havlíčková et al, 1991)
Podíl energetického krytí v závislosti na trvání zátěže [%]
(Placheta et al., 2001)
Při aerobní fosforylaci resyntéza ATP oxidací sacharidů (glukóza) a tuků (VMK)
Reakce organismu (neurohumorálně řízené) vedoucí ke zvýšenému zásobení pracujících svalů energetickými zdroji a O2
- zvýšení glykémi (z jaterního glykogenu)- aktivace tukových zásob (VMK)
Nárůst energetického krytí se zvyšující se intenzitou je dán:
aerobně anaerobně
POZOR:Značně idealizovaný „STARÝ“model.
KLID
Anaerobní práh
VO2max
Aerobní práh
POZOR
„Nové“ pojetí energetických zón, využití laktátu (laktátový člunek,
maximální laktátový setrvalý stav), …
- podrobnosti viz přednáška doc. Stejskala
Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí
Tradiční NovéZačátek zátěže
ATP-CP systém 10–15 sekund 1–2 sekundy
Anaerobní glykolýza
Vrchol kolem 40. sVrchol dosažen už po 5 s pak několik desítek sekund udržováno
Aerobní krytí
Začíná převažovatod 60–75 s
Začíná převažovatpo několika minutách (2,5–5 min)
Tradiční pojetí energetických zón × nové pojetí
Tradiční NovéTrvání zátěže
Trvání neovlivňuje jednotlivé zóny, rozhodující je intenzita.
Pří zátěži trvající déle jak 75 sekund vždy převládá aerobní krytí (bez ohledu na intenzitu), anaerobní převládá pouze krátkodobě při zvýšení intezity.
Nad anaerobním prahem dominuje anaerobní krytí
Anaerobní práh × maximální laktátový setrvalý stav
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ tuku = 0,7
RQ sacharidů = 1
1 g = 9,3 kcal
1 g = 4,1 kcalRQ =
CO2
O2
(Hamar & Lipková, 2001)
aerobní práh anaerobní práh
Lipidy- energeticky bohatší (1 g = 9,3 kcal)
- vyžaduje více O2 (EE = 4,55 kcal)
- využívány při dostatku O2 (v klidu a nízké intenzitě)
Sacharidy- energeticky chudší (1 g = 4,1 kcal)
- vyžaduje méně O2 (EE = 5,05 kcal)
- využívány při nedostatku O2 (vyšší intenzita, i anaerobně)
- určité množství využíváno i v klidu
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ tuku = 0,7
RQ sacharidů = 1
1 g = 9,3 kcal
1 g = 4,1 kcal
(Hamar & Lipková, 2001)
Schéma transportu O2 a CO2
O2
CO2
(Wasserman, 1999)
Čím více O2 dopraveno k pracujícím svalům, tím větší aerobní produkce energie (větší rychlost
běhu, pozdější přechod na anaerobní krytí, déle trvající zátěž)
Schéma transportu O2 a CO2
O2
CO2
(Wasserman, 1999)
Fickova rovnice:
VO2 = Q × a-vO2 .
VO2 – spotřeba kyslíku [ml/min]
Q – minutový srdeční výdej [ml]
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
SV SF
SV – systolický (tepový objem) [ml]
SF – srdeční frekvence [tep/min]
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
a-vO2 – arterio-venózní diference kyslíku
- rozdíl mezi obsahem kyslíku v arteriální krvi a v krvi venozní, která se vrací do srdce.- hodnota vypovídá o množství kyslíku, které je využito v periferii (pracujícími svaly)- je dána schopností svalů přijímat a využít O2 z krve (prokrvení svalů – redistribuce krve, mitochondrie množství pracujících svalů)
(100 ml krve obsahuje při plném nasycení 20 ml O2)
- v klidu 50 ml O2 z 1l krve
- v zátěži až 170 ml O2 z 1 l krve
(1l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O2)
1l krve obsahuje při plném nasycení 200 ml O2
Aby bylo udrženo při zátěži:
↑DF (dechové frekvence)
- z 12-16 dechů/min až na 60 (70 i více)
↑DV (dechový objem)- z 0,5 l až na 3 l
Minutová ventilace: DF × DV
- z 6 l v klidu na 150 při max. zátěži (i více)
VO2 = Q × a-vO2 .
Q = SF × SV
4,9 l = 70 tep/min × 70 mlklid: NETRÉNOVANÝ
4,9 l = 40 tep/min × 120 mlklid: TRÉNOVANÝ
Při práci se zvyšuje SF i SV - ↑ Q
- SV se zvyšuje až do SF 110–120 tepů (od 180 tep/min klesá)- SF = 220 - věk
VO2 = Q × a-vO2 .
Q = SF × SV
4,9 l = 70 tep/min × 70 mlklid: NETRÉNOVANÝ
4,9 l = 40 tep/min × 120 mlklid: TRÉNOVANÝ
Pro 70 kg člověka: 245 : 70 = 3,5 ml O2/kg/min (1MET)
Klid: VO2 = 4,9 l krve × 50 ml O2
VO2 = 245 ml/min
VO2 = Q × a-vO2 .
Q = SF × SV
20 l = 200 tepů × 100(130)mlMax. zátěž: NETRÉNOVANÝ
35 l = 200 tepů × 175(200)mlMax. zátěž: TRÉNOVANÝ
VO2 = Q × a-vO2 .
Pro 70 kg člověka: 3140 : 70 = 45 ml O2/kg/min (13 MET)
Max. zátěž:
VO2max= 20 l krve × 157 ml O2
VO2 max= 3140 ml/minNETRÉNOVANÝ:
VO2 = Q × a-vO2 .
Pro 70 kg člověka: 5950 : 70 = 85 ml O2/kg/min (25 MET)
Max. zátěž:
VO2max= 35 l krve × 170 ml O2
VO2 max= 5950 ml/minTRÉNOVANÝ:
VO2max - is maximum volume of oxygen that by the body can consume during intense (maximum), whole body exercise.
- expressed:- in L/min- in ml/kg/min- METs
1 MET - resting O2 consumption (3.5 ml/kg/min)
10 METs = 35 ml/kg/min
Definition and explanation of VO2max
20 METs = 70 ml/kg/min
Higher intensity of exercise
Higher energy demands (ATP)
Increase in oxygen consumption
Lower VO2max = less energy = worse achievement
Importance of VO2max
VO2 max
Maximální spotřeba kyslíku
(při maximální intenzitě zatížení).
- vyjadřuje aerobní kapacitu
Průměrně (20 let): ženy 35 ml/kg/min
muži 45 ml/kg/min
Trénovaní: až 90 ml/kg/min (běh na lyžích)
Klesá s věkem, nižší u žen, dědičnost
(Seliger & Bartůněk, 1978)
VO2max
♂ ♀
Na zvýšení VO2max se podílejí:
1) Zvýšení a-vO2max – podílí se na zvýšení asi jen z 20 %
2) Zvýšení Qmax – ovlivnění 70–85 %
VO2max = Qmax × a-vO2max
Schéma transportu O2 a CO2
(Wasserman, 1999)
Limitující faktory VO2max
1) Dýchací systém - není limitujícím faktorem
2) Svalový systém - je limitujícím faktorem
3) Kardiovaskulární systém - je rozhodujícím faktorem
Zdroje energetického krytí při zvyšující se intenzitě
RQ tuku = 0,7
RQ sacharidů = 1
1 g = 9,3 kcal
1 g = 4,1 kcal
(Hamar & Lipková, 2001)
3,5
VO2max[ml/kg/min]
45
Intenzita zatížení (rychlost běhu,…)
AP50-60 % VO2max
AP (aerobní práh)
- maximální intenzita při které přestává „výhradní“ aerobní krytí
- intenzita od které se začíná zapojovat anaerobní krytí a tak vzniká laktát
- hladina laktátu (2 mmol/l krve)
3,5
VO2max[ml/kg/min]
45
Intenzita zatížení (rychlost běhu,…)
AP50-60 % VO2max
AnP70-90 % VO2max
plató
AnP (anaerobní práh)
- maximální intenzita při které začíná převládat anaerobní krytí
- intenzita při které dochází k narušení dynamické rovnováhy mezi tvorbou a metabolizací laktátu
- hladina laktátu (4 mmol/l krve) a začíná se zvyšovat. Kolem 8 mmol/l krve nemožnost pokračovat (trénovaní až 30 mmol).
AnP (anaerobní práh)
- může být odhadnut z VO2max:
AnP = VO2max/3,5 + 60
AnP = 35/3,5 + 60
AnP = 70 %VO2max
60 % of VO2max - AT1 MET
3,5
VO2max[ml/kg/min]
45
Intenzita zatížení
AP50-60 % VO2max
AnP70-90 % VO2max
3,5
VO2max[ml/kg/min]
45
Intenzita zatížení
AP50-60 % VO2max
AnP70-90 % VO2max
laktát energetický zdroj
? 1,1 mmol/l
sval. vlákna
2 mmol/l
4 mmol/l
tuky > cukry
tuky = cukry
tuky < cukry
I.
I., II. a
I., II. a, II. b
L je metabolizován (srdce,nepracující svaly)
L již nestačí být metabolizován – zvyšuje se ↓pH
Zakyselení organismu a nemožnost pokračovat dále v
zátěži
(Hamar & Lipková, 2001)
Intenzita při dlouhodobé aktivitě (30 minut a víc) nesmí být nad úrovní AnP.
1) Před započetím (předstartovní stav)
- zvýšení spotřeby O2 (emoce, podmíněné reflexy) 2) Iniciální fáze zátěže (do 5 minut)
- zvyšování spotřeby kyslíku na úroveň odpovídající intenzitě zatížení- mrtvý bod, druhý dech
3) Setrvalý (rovnovážný)stav
- požadavky pracujících svalů na dodávku O2 jsou plněny, jsou odváděny metabolity
- spotřeba O2 se nemění
- SF pohyb v rozsahu ±4 tepy (pravý setrvalý stav)
Čas [min]
VO2max[ml/kg/min]
AnP
0 5 30
3.5
Př. stav Iniciální fáze Setrvalý stav
Vznik kyslíkového dluhu
splácení kyslíkového dluhu
Čas [min]
VO2max[ml/kg/min]
AnP
0 5 30
3.5
Př. stav Iniciální fáze Setrvalý stav
Pseudo setrvalý stav- nad AnP
Větší kyslíkový dluh
Čas [min]
VO2max[ml/kg/min]
AnP
0 2 30
3.5
Př. stav Iniciální fáze Setrvalý stav
AP
menší kyslíkový dluh
- Dosáhne setrvalého stavu dříve
- Dosáhne setrvalého stavu později
(Hamar & Lipková, 2001)
• Kyslíkový dluh- nedostatečné zásobení pracujících svalů
kyslíkem (pomalejší ↑ SF a DF).
- nepoměr mezi požadavky na O2 a jeho dodávkou vede k zapojení anaerobních mechanismů - vznik LAKTÁTU ( ↑ H+ metabolické acidóza – mrtvý bod).
- při zajištění dodávky O2 – druhý dech
- po ukončení zátěže přetrvává zvýšený příjem O2 = splácení kyslíkového dluhu
splácení kyslíkového dluhu-obnova ATP a CP-odstraňování laktátu (oxidace na pyruvát – ve svalech, srdci; resyntéza na glykogen – játra)
- urychlení vyplavení laktátu ze svalů a a lepší prokrvení orgánu metabolizujících laktát mírnou intenzitou zatížení (50 % VO2max)
-obnova myoglobinu a hemoglobinu-velká část do několika minut (do 30 minut), mírný přetrvává až 12-24 hodin
Praktický význam VO2max
muž A žen
VO2max = 70ml/kg/min
VO2max = 35 ml/kg/min
AnP = VO2max/3,5 + 60
80%
70%
Praktický význam VO2max
muž A muž B
VO2max = 70ml/kg/min VO2max = 70 ml/kg/min
80%90%
Rozhodujícím ukazatele ukazatelem aerobních schopností není maximální spotřeba kyslíku,
ale anaerobní práh. VO2max je však podmiňující faktor anaerobního
prahu.