- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Materiály ke zkoušce
bk015 - Fyziologie
Vyučující: Mgr. Martina Bernaciková Ph.D.
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál1 Pohybová soustava
1 Kosterní svaly
Kosterní svaly jsou aktivní složkou pohybového systému a tvoří přibližně 40% tělesné hmotnosti. Základní jednotkou je svalová buňka dosahující délky až 20 cm. Svalová buňka (vlákno) je od okolí oddělena buněčnou membránou (sarkolemou), která obklopuje cytoplazmu (sarkoplazmu). V sarkoplazmě se nachází větší množství buněčných jader, mitochondrie (sarkosomy) a stažlivé vláknité struktury, tzv. myofibrily. Jedno svalové vlákno obsahuje až několik set myofibril a každá myofibrila je rozčleněna liniemi Z do asi 2 µm dlouhých úseků – tzv. sarkomer. Ty jsou tvořeny pravidelně se střídajícími úseky silných (myozinových) a slabých (aktinových) myofilament. Díky pravidelnému uspořádání sarkomer v kosterním svalu můžeme při mikroskopickém vyšetření pozorovat charakteristické střídání světlých a tmavších pruhů, proto také název příčně pruhované svalstvo. Obě sady myofilament jsou do sebe částečně zasunuty. V místech, kde se překrývají, mohou spolu reagovat a vzájemně se proti sobě pohybovat. Tato vazba je podstatou svalového stahu (kontrakce). Aby mohl být svalový stah zahájen, je nutná přítomnost iontů vápníku v cytoplazmě svalové buňky. Pro hladký průběh kontrakce je důležitá dostatečná zásoba energie. Jejím bezprostředním zdrojem je molekula ATP (adenozintrifosfát). Ve svalu je chemická energie přímo přeměňována na energii mechanickou a tepelnou. Sarkoplazma svalového vlákna obsahuje kromě myofibril tukové kapénky, zrníčka glykogenu, kreatinfosfát, myoglobin (červené barvivo ve svalech vážící kyslík) a jiné četné rozpuštěné látky.
Svalové kontrakce probíhají proti různě velkému odporu, který ovlivňuje charakter i intenzitu svalové zátěže. Při izotonické kontrakci svalové napětí zůstává stejné, sval mění svou délku. Při zkrácení hovoříme o koncentrické kontrakci, při prodloužení o excentrické kontrakci. Dochází k pohybu v kloubu, proto zátěž označujeme jako dynamickou.
Při izometrické kontrakci roste svalové napětí, sval nemění svou délku, generuje (produkuje) sílu. Nedochází k pohybu v kloubu, svalovou zátěž označujeme jako statickou.
Při provádění pohybů v přirozených podmínkách se oba typy kontrakcí současně na různé úrovni kombinují.
Obr. č. 1 Sarkomera – nejmenší kontraktilní jednotka a vzájemná interakce mezi myofilamenty aktinu a myozinu. (modifikováno podle: Silbernagl, S., Despopoulos, A., 1993)
2 Nervový systém
Zodpovídá spolu se systémem humorálním a imunitním za udržení stálosti vnitřního prostředí (homeostázu) a koordinaci funkcí celého organismu. Základní strukturní a funkční jednotkou nervového systému jsou nervové buňky – neurony. Typický neuron se skládá z těla a dvou sad výběžků, jednoho axonu a několika dendritů. Prostřednictvím dendritů přijímá neuron informace od jiných neuronů. Axon zpracovanou informaci předává dalším buňkám (neuronům anebo svalovým, popřípadě žlázovým buňkám). Spoje neuronů mezi sebou i jinými buňkami se nazývají synapse. Informace se šíří po výběžcích a tělech neuronů pomocí změn elektrického napětí na buněčné membráně – akčního potenciálu. Mezi jednotlivými nervovými buňkami je přenos informace zajištěn u člověka prostřednictvím chemických látek. Když akční potenciál dorazí axonem až na jeho konec, uvolní se v presynaptické části přenašeč a naváže se na příjmovou molekulu (receptor) v postsynaptické části. Ke stejným jevům dochází v místě spojení axonu motorického neuronu se svalem v tzv. motorické ploténce.
Navázání přenašeče na receptor v postsynaptické části vyvolá další akční potenciál, který se šíří po membránách svalových buněk a vyústí ve sled nitrobuněčných dějů, které vedou ke svalovému stahu. Veškeré pohyby jsou řízeny motorickými centry.
Nejvyšším centrem je mozková tkáň, která hodnotí a odpovídá na nejrůznější vnější i vnitřní podněty. Ke své činnosti vyžaduje průběžné informace o orientaci těla a končetin v prostoru, i o stupni kontrakce kosterních svalů. Nervosvalová vřeténka informují o délce a rychlosti změny svalu, ve kterém jsou umístěna. Golgiho tělíska registrují napětí ve šlachách. Hierarchicky nejvýše postavená motorická centra jsou v mozkové kůře. Z nich přichází základní impuls k provedení pohybu včetně jeho intenzity a rychlosti. Vlastní provedení je řízeno reflexně z míchy. Základními cestami, kterými jsou vzruchy vedeny, jsou pyramidová a extrapyramidová dráha. Pyramidová dráha probíhá v předních míšních rozích. Tam jsou umístěny velké motoneurony (alfa), které zásobují rychlá bílá vlákna a malé (gama) neurony zásobující pomalá červená vlákna. Souborem extrapyramidových drah je kontrolován stoj a svalový tonus. Podnět míšního reflexu přichází přívodným (aferentním) vláknem do senzorického neuronu. Jeho výběžky vstupují zadními míšními kořeny do míchy, kde se spojují s výběžky přestupního (intermediárního) neuronu. Dendrity tohoto neuronu postupují do předních rohů k neuronům motorickým, které vydávají bezprostřední impuls ke svalové kontrakci (Máček, 1997). Mozeček se zúčastňuje udržování rovnováhy, vzpřimování, koordinuje cílené pohyby.
3 Autonomní-vegetativní nervový systém
Základní funkcí autonomního nervového systému je řízení činnosti vnitřních orgánů. Ovládá srdce, žlázy, hladké svalstvo, a na rozdíl od výše zmíněného somatomotorického („tělesněpohybového“) systému je v naprosté většině jeho činnost vůlí neovlivnitelná. Sestává se z oddílu sympatického a parasympatického. Odpověď obou systémů bývá ve velké většině případů protichůdná. Oba systémy jsou však v jisté funkční rovnováze. V konkrétních situacích však může některá ze složek převažovat. Za klidových podmínek zejména u sportovců je v převaze systém parasympatický. Při pohybové aktivitě převládá aktivita sympatiku se zvýšenou tvorbou a vyplavováním katecholaminů (adrenalin a noradrenalin) z dřeně nadledvin. Tyto hormony jsou uvolňovány nejen při zátěži fyzické, ale i psychické. Typické je zvýšení tonu (napětí) sympatiku při „mobilizaci organismu“ v rámci předstartovních stavů.
4 Pasivní komponenty pohybového systému
Pasivní složku pohybového aparátu tvoří kosti, šlachy a vazy. Kosti nemají jen opěrnou a ochrannou funkci. Jsou po celou dobu života metabolicky aktivní. Podílí se na udržování stálé hladiny vápníku v krvi a jsou jeho rezervoárem (asi 97 % je vázáno v kostech). Fyzická zátěž podporuje růst kostí. Dlouhodobě neúměrné zatěžování během tréninku může naopak vést ke snížení kostní hustoty (denzity) a vývoji osteoporózy včetně závažných komplikací. –
Dělení svalstva z funkčního hlediska
Z funkčního hlediska dělíme svaly na svaly posturální a fázické. Posturální svaly udržují základní polohu těla, jsou tedy v neustálém napětí a mají tendenci ke zkrácení. Svaly fázické jsou vykonavateli pohybů. Snadněji se unaví a 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, sekundárně pak i 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 – řízená pohybová činnost na základě posouzení změn svalového aparátu na podkladě dobrých znalostí pohybových projevů člověka (kineziologie).
5 Charakter odpovědi organismu na zátěž
Reakce je bezprostřední odpověď řady orgánových systémů na svalovou práci. Závisí na druhu, intenzitě a délce trvání zátěže.
Adaptace je schopnost orgánových systémů funkčně i morfologicky se přizpůsobovat mnohonásobně opakovaným, dlouhodobým vlivům. Opakování zátěží vede k postupnému slábnutí odpovědi na ně. Má-li být odpověď dostatečně velká, musí se intenzita podnětů postupně zvyšovat. Výsledkem je zvýšení výkonnosti. Také adaptace je závislá na druhu, frekvenci, intenzitě a době působení fyzické aktivity.
Dezadaptace je podmíněna vynecháním či oslabením pravidelných podnětů. Tato skutečnost vede k poklesu či vymizení projevů adaptace.
Maladaptace je důsledkem neadekvátní, dlouhotrvající nadměrné zátěže, která může vést ke strukturálním změnám i funkčním poruchám (Placheta ,1999).
6 Metabolismus
Metabolismus je souhrn veškerých dějů, které probíhají uvnitř organismu a které slouží k tvorbě využitelné energie a látek potřebných pro činnost organismu. Trvale probíhají pochody katabolické a anabolické v různé intenzitě. Katabolismus je rozklad látek za současného uvolnění energie. Je charakterizován chyběním rezerv glykogenu a mobilizací nesacharidových zdrojů energie – tuků a bílkovin. Souvisí s vyšší aktivitou sympatiku. Probíhá při zvýšení tělesné pohybové aktivity a při udržování životních funkcí. Anabolismus je tvorba látek, při které se energie spotřebovává, nabídka substrátů je vyšší než jejich okamžitá potřeba. Vytvářejí se energetické rezervy, dochází k obnově a novotvorbě tkání. Anabolické děje převažují v situacích, kdy je tělesná aktivita omezena. Intenzitu metabolických dějů v organismu charakterizovanou výdejem energie v klidu za přesně stanovených podmínek (ráno vleže před opuštěním lůžka, na lačno, při fyziologické teplotě těla a neutrální teplotě okolí) označujeme termínem „bazální metabolismus“ (Wilhelm, 2003). Jeho hodnota závisí na věku, pohlaví a velikosti těla.
Zdrojem energie jsou živiny obsažené v potravě, které jsou enzymaticky rozkládány a vstřebávány v trávicí soustavě. Sacharidy se štěpí na jednoduché cukry (monosacharidy). Nejvýznamnější je glukóza. Tuky (lipidy) jsou rozloženy na mastné kyseliny a glycerol, bílkoviny (proteiny) na aminokyseliny. Tyto jednoduché látky pak vstupují do složitých transformačních procesů intermediárního metabolismu, kde je energie vázaná v různých součástech potravy měněna v jeden společný využitelný zdroj – adenozintrifosfát – ATP.
Základním procesem, který vede k zisku energie (produkci ATP), je postupné štěpení molekul glukózy – glykolýza. Glykolýza zpočátku nevyžaduje přísun kyslíku, ale jeho přítomnost určuje další osud vznikající kyseliny pyrohroznové (pyruvát). Při nedostatku kyslíku (anaerobní glykolýza) je kyselina pyrohroznová konvertována na kyselinu mléčnou a ta se rychle mění na sůl kyseliny mléčné – laktát. Tento energetický systém produkuje 2 molekuly ATP. Za přítomnosti kyslíku se kyselina pyrohroznová mění na acetylkoenzym A, který vstupuje do cyklu kyseliny citrónové (Krebsův cyklus). Krebsův cyklus je série chemických reakcí, které dovolují kompletní oxidaci molekuly acetylkoenzymu A. Výsledkem využití jedné molekuly glukózy je energie deponovaná do 36 molekul ATP. Jako vedlejší produkt vzniká CO2 a voda. Kyslík je do tkání přenášen transportním systémem.
Energetické rezervy tvoří cukry v podobě omezených zásob glykogenu v cytoplazmě svalových a jaterních buněk a tuková tkáň. Také bílkoviny mohou být výjimečně po předchozí přeměně na glukózu (glukoneogeneze) využity jako zdroj energie.
Obr.č. 2 Zjednodušené schéma intermediárního metabolismu
Reakce na fyzickou zátěž
Štěpením ATP získáváme energii nutnou pro svalovou kontrakci. Energie chemická se mění v energii mechanickou. Zásoby ATP v organismu jsou minimální, proto se musí neustále obnovovat (dochází k resyntéze). Buňky tvoří ATP několika vzájemně spolu souvisejícími systémy.
7 Způsoby získávání energie
Anaerobní způsob získávání energie
Je charakterizován možností svalových buněk vykonávat mechanickou práci při využívání energie uvolněné bez účasti kyslíku. Anaerobní zdroje energie využívá organismus v situacích, kdy není schopen zabezpečit dostatek energie efektivnějším aerobním způsobem. Aktuální potřeba energie přesahuje rychlost mobilizace aerobních procesů (daných především funkcí transportního systému) na začátku zátěže, při náhlém zvýšení intenzity svalové práce nebo při vysoké intenzitě svalové práce po překročení maximálního množství kyslíku, které je systém schopný využít (Meško, 2005). Podle převažujícího zdroje energie se anaerobní systém získávání energie dělí na způsob anaerobní alaktátový – energie je uvolněna z ATP a CP (kreatinfosfát) bez účasti anaerobní glykolýzy a tvorby laktátu (ATP-CP systém) a způsob anaerobně laktátový, kdy je energie získána z anaerobní glykolýzy s tvorbou laktátu. Biochemické reakce :
ATP ADP + energie pro svalový stah
CP + ADP ATP + C
Glukóza ATP + 2 LA
8 Aerobní systém získávání energie
Tento způsob získávání ATP je dominantní při tělesných aktivitách vytrvalostního charakteru trvajícího déle než 2–3 minuty (Meško, 2005). Úroveň aerobních schopností je ovlivněna dědičností (80%). Aerobní schopnosti jsou limitujícím faktorem výkonnosti ve vytrvalostních disciplínách a o její úrovni nás informuje vrcholová spotřeba kyslíku (VO2 peak) – maximální množství kyslíku přijaté organismem při zátěžovém testu se zátěží do subjektivního maxima spojeném s analýzou vydechovaných plynů při spiroergometrii.
Biochemická reakce: glukóza + 6 O2 36 ATP + 6 H 2 O + 6 CO2
PowerPoint.Slide.8
Obr.č 3 Podíl zdrojů energie na její celkové úhradě v závislosti na čase při maximálních výkonech různého trvání
Rychlostní zatížení s dobou trvání výkonu přibližně 15 s využívá jako hlavní energetický zdroj systém makroergních (na energii bohatých) fosfátů ATP a CP (ATP – CP systém) s nepatrnou tvorbou laktátu. Rychlostně vytrvalostní zatížení od 15 – 50 s využívá ATP a CP, navíc anaerobní glykolýzu s tvorbou laktátu. Zdrojem energie při vytrvalostním krátkodobém zatížení do 2 min je anaerobní glykolýza s velmi vysokou tvorbou laktátu (glykolytická fosforylace). Vytrvalostní zatížení střední 2 – 11 min využívá především glycidy se střední tvorbou laktátu, dlouhé vytrvalostní zatížení 11 – 60 min využívá glycidy a lipidy, tvorba laktátu je malá. Velmi dlouhá doba zatížení delší než 60 min využívá jako energetický zdroj převážně lipidy a glycidy, laktát se tvoří v malé míře (Havlíčková, 2004).
9 Kyslíkový deficit a kyslíkový dluh
Bezprostředně po zahájení práce není schopen transportní systém dodat dostatečné množství kyslíku pracujícím tkáním. Existuje nepoměr mezi jeho nabídkou a poptávkou, rozvíjí se kyslíkový deficit, který se splácí po ukončení zátěže formou kyslíkového dluhu. Kyslíkový dluh (pozátěžový kyslík) představuje veškerou nadspotřebu kyslíku nad klidovou hodnotu po ukončení zátěže a je považován za kvantitativní měřítko anaerobního metabolismu. Skládá se ze 3 složek. První rychlá alaktátová slouží k obnově ATP a CP během prvních 2 – 3 minut po ukončení zátěže. Druhá složka je pomalá laktátová a vede k resyntéze glykogenu, třetí pomalá alaktátová obnovuje „dolaďuje“ klidové funkčně metabolické podmínky.
Obr.č. 4 Kyslíkový dluh a kyslíkový deficit
Anaerobní práh
Je taková intenzita zátěže (rychlost běhu, výkon na ergometru), kdy se k převážně aerobnímu způsobu krytí energetických požadavků organismu přidává a dále narůstá způsob anaerobní. Důsledkem je zvýšená tvorba a kumulace kyseliny mléčné se zvýšením koncentrace vodíkových iontů. Stálá hladina vodíkových iontů je nezbytnou podmínkou, nutnou k funkci buněk organizmu. Proto dochází k aktivaci kompenzačních mechanismů, které udržují stálost vnitřního prostředí (homeostázu). Nejdůležitější je nárazníkový bikarbonátový systém. Slabá kyselina uhličitá disociuje na vodíkový iont a hydrouhličitan sodný (bikarbonát), současně je však v dynamické rovnováze s rozpuštěným kysličníkem uhličitým:
H++HCO3 CO2 +H2O
Složky systému jsou bezprostředně regulovatelné prostřednictvím respiračního systému. Zvýšení hladiny vodíkových iontů vede k jejich vyššímu slučování s bikarbonátem, a tím k jeho poklesu. Zvyšuje se produkce CO2 (rovnice se „posunuje doprava“), dochází k podráždění dýchacího centra, a tím k hyperventilaci, při které je zvýšeně produkovaný oxid uhličitý z organismu eliminován. Stanovení anaerobního prahu lze provést buď neinvazivně (bez zásahu do organizmu) z ventilačně respiračních hodnot získaných při spiroergometrickém vyšetření jako ventilační práh (ventilatory threshold – VT), nebo invazivně z hodnot laktátu či úbytku bází (bikarbonátů) získaných odběrem krve při zátěži. Anaerobní práh je určen přechodem k strmějšímu vzrůstu („zlomem křivky“) vývoje sledovaných hodnot.
:
Obr.č. 5 Příklad určení „ventilačního“ prahu při spiroergometrickém vyšetření z křivky vývoje výdeje CO2 a ostatních respiračně ventilačních parametrů
Při vytrvalostním tréninku by intenzita cvičení měla vzhledem k hodnotě VO2max být co nejvyšší, ale neměla by vést k výraznější produkci kyseliny mléčné, a tím k ovlivnění vnitřního prostředí. Těmto požadavkům odpovídá intenzita zátěže blízká úrovni anaerobního prahu jako nejvyšší možná úroveň pracovní činnosti, při níž k úhradě energie slouží především aerobní procesy. Produkce kyseliny mléčné odpovídá její spotřebě. Z těchto důvodů je také úroveň anaerobního prahu považována za relativně bezpečný limit intenzity zátěže i při doporučení fyzické aktivity nemocným. Při překročení ANP by mohlo dojít k prudkému zvýšení koncentrace vodíkových iontů (rozvoji metabolické acidózy) a poškození zdraví.
10 Adaptace metabolismu
Adaptace anaerobního systému získáváni energie
Spočívá především ve zvýšení obsahu ATP a CP ve svalové tkáni. Tyto makroergní fosfáty jsou hlavními zdroji energie pro svalovou činnost v prvních zhruba 20 sekundách svalové činnosti. Rychlost spotřeby ATP a CP je větší v rychlých svalových vláknech. Tyto adaptační mechanismy se uplatňují zejména při rozvoji rychlostních pohybových schopností. Po silovém tréninku (rozvoji silových pohybových schopností) je přizpůsobení spojeno s hypertrofií svalových vláken, především rychlého typu. Současně byla pozorována zvýšená aktivita některých enzymů regulujících tvorbu ATP. Trénovaní jedinci mají vyšší hodnoty kyslíkového dluhu a při větší kapacitě anaerobní glykolýzy mohou být pozorovány vyšší koncentrace laktátu při maximální zátěži.
11 Adaptace aerobního systému získávání energie
Vede k podstatnému zvýšení aerobního výkonu (vyjádřeného spotřebou kyslíku), a to jak na úrovni transportního systému pro kyslík (o adaptaci jeho jednotlivých součástí bude pojednáno později), tak i na úrovni svalových buněk. Ve svalových vláknech dochází ke zvýšení obsahu mitochondrií, zvýšení počtu krevních kapilár. Vytrvalostní trénink vede k výraznému snížení podílu rychlých glykolytických vláken, lze prokázat zvýšení aktivit enzymů v mitochondriích, zvyšuje se hladina buněčných energetických zásob ve formě svalového glykogenu. U trénovaných osob se urychluje mobilizace tuků z tukové tkáně. Předpoklady pro aerobní činnost jedince jsou zřejmě méně geneticky podmíněny než schopnosti anaerobního způsobu získávání energie.
12 Typy svalových vláken
Existuje několik typů svalových vláken.
Typ I – SO (slow oxidative) pomalá oxidační „červená“ vlákna s vysokým obsahem myoglobinu, velkou oxidační kapacitou a pomalou unavitelností se uplatňují především při vytrvalostních zátěžích nižší intenzity.
Typ II A – FOG (fast oxidative glycolytic) rychlá oxidační glykolytická se střední oxidační kapacitou, vysokou glykolytickou kapaci
Vloženo: 18.06.2009
Velikost: 28,18 MB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2023 unium.cz. Abychom mohli web rozvíjet a dále vylepšovat podle preferencí uživatelů, shromažďujeme statistiky o návštěvnosti, a to pomocí Google Analytics a Netmonitor. Tyto systémy pro unium.cz zaznamenávají, které stránky uživatel na webové stránce navštívil, odkud se na stránku dostal, kam z ní odešel, jaké používá zařízení, operační systém či prohlížeč, či jaký má preferenční jazyk. Statistiky jsou anonymní, takže unium.cz nezná identitu návštěvníka a spravuje cookies tak, že neumožňuje identifikovat konkrétní osoby. Používáním webu vyjadřujete souhlas použitím cookies a následujících služeb: