Upload
nguyenkhue
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ENERJİ SİSTEMLERİ
1
ENERJİ
• iş yapabilme veya ortaya koyabilme kapasitesi
• 6 enerji şekli: 1. Kimyasal Enerji
2. Mekanik Enerji
3. Isı Enerjisi
4. Işık Enerjisi
5. Elektrik Enerjisi
6. Nükleer Enerji
• Bu enerjilerin her biri diğerine dönüştürülebilir
• Dünyada temel enerji kaynağı güneştir
2
Enerji
• Hareketlerin yapılabilmesi için – Vücuda sürekli olarak kimyasal enerji sağlanmalıdır.
• Enerji
– Yiyeceklerin vücutta oksijen ile yakılması sonucu oluşur (oksidasyon) – CHO, yağ ve proteinlerin kimyasal bağları arasında depolanan kimyasal enerji
• Bu besin maddelerinin kimyasal reaksiyonlarla parçalanması sırasında serbest bırakılır
– Adenozintrifosfat (ATP)
3
• Besin maddelerinin içerisinde bulunan ve parçalanmaları sonucu açığa çıkan kimyasal enerji doğrudan iş için kullanılamaz – ATP’yi oluşturmak için kullanılır
– ATP vücutta bulunan tüm kas dokusu hücrelerinde depolanır
– ATP kimyasal olarak parçalanarak depolanmış enerjinin açığa çıkmasını sağlar
• Bu serbest enerji fizyolojik işler için kullanılır – Kas kasılması, sinir uyarısı, hücre büyümesi gibi.....
4
ATP
5
Adenozin Pi Pi Pi Adenozin Pi Pi + Pi+Enerji
ATPaz
ATP ADP
Figure 1.
• ATP molekülü 3 kısımdan oluşur: – Bir adenozin molekülü
– Bir riboz molekülü
– 3 fosfat molekülü
6
ATP Molekülü
Bir ATP molekülünün parçalanması
sonucu yaklaşık 7 ile 12 kcal arasında
enerji açığa çıkar
• Kalori: enerji ölçü birimi
– Bir gram suyun sıcaklığını 1º C
yükseltmek için gerekli olan ısı
miktarı
– Kcal: Kilokalori 1000 kaloridir
7
ATP Molekülü
ATP Üretme Mekanizmaları
• Kas hücrelerinde çok az miktarda
depolanmış ATP bulunmaktadır ve
devamlı olarak değişik hızlarda
kullanılmaktadır
– Kullanıldığı hızda derhal üretilerek
yerine konulması gerekir
8
9
Evrensel Enerji Kaynağı Olarak ATP
METABOLİZMA
– insan vücudunda tüketilen yiyeceklerden
enerji üretme, büyüme ve doku kaybı, enerji
kullanımı ve bunun gibi birçok kimyasal
olay içeren kimyasal reaksiyonları ifade eder
10
• Enzimler – Metabolik reaksiyonların hızını kontrol eder
– Genellikle proteindirler
– Metabolik reaksiyon sonrası değişime uğramaz
– Substrata özeldir
– Aktif bölgesi vardır ve aktif bölge hangi substratı etkileyeceğini belirler
11
METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ
Substrat molekülleri
Aktif bölge
Enzim Enzim-substrat kompleksi
Değişmeyen enzim molekülü
Son molekül
12
• Metabolik yollar
• Enzimlerin kotrol ettiği reaksiyonlar bir ürün ortaya çıkarır
• Her yeni substrat bir önceki reaksiyonun ürünüdür
• Enzim isimleri genellikle • substratı yansıtır • «az» eki alır • Örn: ATPaz, fosfofrruktokinaz, sukraz, lipaz
Substrate
1
Substrate
2 Substrate
3
Substrate
4 Substrate
5
METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ
Enzyme A Enzyme B Enzyme C Enzyme D
• Enzimleri etkileyen faktörler: • ısı
• radyasyon
• elektrik
• kimyasallar
• pH daki değişimler
13
METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ
AEROBİK METABOLİZMA: • CHO, yağ ve gerekirse proteinlerin
– oksijen varlığında tamamen parçalanarak ,CO2 ve H2O’ya dönüşümleri ve ATP üretimi ile sonuçlanır
– Mitakondria da gerçekleşir
– Bu kimyasal olaylara oksidasyon denir.
14
15
ANAEROBİK METABOLİZMA: – Sadece CHO oksijen kullanılmadan kısmen
parçalanması ile bir ara maddeye dönüşümünü içerir. • Daha az miktarda enerji üretimi
gerçekleşir
16
3 ENERJİ SİSTEMİ: 1. ATP-PC veya fosfajen sistem
2. Laktik asit veya anaerobik glikoliz sistem
3. Oksijen veya aerobik sistem
17
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
• ATP ve kreatin fosfat (fosfokreatin, CP veya PC) kaslarda depolanır (Fosfajen )
• Kısa süreli maksimal egzersizlerde kullanılır (en fazla 15 sn süren)
– Yüksek şiddetteki aktiviteler sırasında ATP oldukça hızlı bir şekilde kullanılır ve çok hızlı bir şekilde de üretilmesi gerekmektedir.
18
• PC parçalandığında büyük miktarda enerji açığa çıkarır. – Serbest kalan bu enerji ATP’nin ADP (adenozin
difosfat) ve Pi moleküllerinden yeniden sentezlenmesi için kullanılır.
19
CP Kreatin + Pi + Enerji Enerji + ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi + Enerji
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
• Her bir mol CP bir mol ATP
• ATP’nin kullanıldığı hızda ATP üretilir.
• Her hücre içerisinde ATP üretimi ve tekrar
sentezlenmesi söz konusudur
20
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
• Vücuttaki ATP depoları yaklaşık 85 gr • Maksimum bir egzersizi ancak birkaç saniye
devam ettirebilmeyi sağlar
• ATP’nin tekrar sentezlenmesini sağlayan CP depoları ATP depolarından 3-5 kat daha fazladır
• Kadınlarda 0.3 mol • Erkeklerde 0.6 mol
21
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
• Bu depolardan elde edilen enerji 3-15 sn süren şiddetli aktiviteler için yeterlidir • Bu sistemden elde edilebilecek enerji
başlangıçtaki ATP-PC depolarının miktarı ile sınırlıdır.
22
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
• ATP-PC sistemi ne kadar enerji üretilebildiğinden daha çok, • ne kadar hızlı enerji üretilebildiği • egzersizin sonlandırılmasından sonraki 2-3
dakikalık dinlenme sırasında CP depolarının ne kadar çabuk yenilenebildiği konuları açısından oldukça önemlidir.
23
ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
• Glukoz kısmen parçalanarak pirüvik asit denilen bir ara maddeye dönüşür. – Bu parçalanma sırasında ATP üretilir
– Kaslarda yeterli oksijen yoksa oluşan pirüvik asit laktik aside dönüşür ve kaslarda birikmeye başlar.
– Anerobik glikoliz sitoplazmada gerçekleşir
24
– Bütün CHO vücutta glukoz adı verilen basit şekere dönüşür
– Glukoz ya hemen kullanılır ya da daha sonra kullanılmak üzere kaslarda ve karaciğerde glikojen olarak depolanır.
25
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
27
Kas glikojeni
glukoz
Glikolitik reaksiyonlar zinciri
Pirüvik asit Laktik asit
Kan glikozu
ADP+Pi ATP
3 mol ATP
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
• Laktik asidin kaslarda birikmesi sonucu yorgunluk oluşmaktadır – İnsan vücudu belli miktardaki laktik asidi tolere
edebilmektedir.
• Dinlenik koşulda kan laktik asit miktarı 1 mol/L
• Yoğun bir egzersiz sonrası kanda 16-20 mmol/l’ye kadar çıkabilmektedir.
• Vücudun asit-baz dengesi bozulur ve vücutta asidik bir ortam oluşur.
28
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
• Bu sistemde kaslarda depolu bulunan glikojenden elde edilen bir mol glukoz molekülünün anaerobik olarak parçalanması sonucu en fazla 3 mol ATP üretilir – Eğer kan glukozu kullanılıyorsa 2 mol ATP üretilir
29
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
• Glikoltik reaksiyonlar – 12 kimyasal reaksiyon
– Her kimyasal reaksiyon için bir spesifik enzim olmalıdır
• Enzim (katalizör, reaksiyonları hızlandıran kolaylaştıran maddeler) – Fosfofruktokinaz (PFK)
– Heksokinaz (HK)
– Pirüvat kinaz (PK)
– Laktat dehidrogenaz( LDH)
• Belli bir seviyenin üzerindeki laktik asit bu enzimlerin aktivitesini etkiler
– Örn. Artan laktik asit PFK enzimini inhibe eder
30
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
• LA oksijen yeterli olduğunda vücutta metabolize edilir: – Karbonhidrata dönüştürülür
• Karaciğer ve kaslarda tekrar glukoz veya glikojene dönüştürülür (glukoneogenez) (%18)
– Kaslarda oksijen ile okside olur ve enerji olarak kullanılır
• Pirüvik aside geri dönüşür ve oksijen sistemi içerisinde kullanılarak enerji elde edilir (%72).
• LA sistemi özellikle 1-3 dakika süren yüksek şiddetteki
egzersizler sırasında gerekli olan enerjiyi sağlar (400-800m koşu, 100-200m yüzme gibi)
31
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
ÖZETLE – LA sistemi ile
• Yorgunlukla sonuçlanan LA oluşumu meydana gelir
• Oksijen kullanımı gerekmez
• Sadece CHO enerji kaynağı olarak kullanılır
• Çok az miktarda enerji (3 mol ATP) üretilebilir.
32
Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz)
AEROBİK SİSTEM veya OKSİJEN SİSTEMİ
• CHO, yağ ve proteinler oksijen ile tamamen yanarak CO2 ve H2O’ya dönüşür. – Daha karmaşıktır ve çok daha fazla kimyasal reaksiyon
gerektirir.
– Çok daha fazla enerji elde edilir.
• 1 mol glukoz 39 mol ATP
– Yağların enerji olarak kullanılabildiği tek sistem • 1 mol palmitik asit 129 mol ATP
33
Glikojen (Kas)
Glukoz
Glukoz-1-fosfat
Glukoz-6-fosfat
Fruktoz-1-6-difosfat
2 Pirüvik Asit
2 Asetil Coenzim-A
34
Krebs Çemberi
ETS
Glukoz
(kan) Hekzokinaz
H2O +CO2
38-39 ATP
AEROBİK SİSTEM veya OKSİJEN
SİSTEMİ
• Tipik bir kas hücresinde – Anaerobik metabolizma sitoplazma
– Aerobik metabolizma mitakondri
– Kas dokusunda mitakondri ve miyoglobin
• Aerobik sistem kimyasal reaksiyonları: – Aerobik glikoliz (glukozun parçalanması)
– Beta oksidasyon (yağ asitlerinin parçalanması)
– Krebs çemberi
– Elektron Transport Sistemi (ETS)
35
AEROBİK SİSTEM veya OKSİJEN SİSTEMİ
Aerobik Glikoliz ve Beta Oksidasyon
36
CHO Glukoz, Glikojen
YAĞ Serbest Yağ
Asitleri
Glikoliz
Asetil CoA Krebs Çemberi
ETS
Beta Oksidasyonu
Trigliserit Gliserol + 3 Yağ Asidi
Krebs Çemberi – Bütün besin maddelerinin enerji üretimi için parçalandıkları
sırada buluştukları ortak reaksiyonlar zinciri
• Bütün besin maddeleri krebs çemberi reaksiyonlarından geçerek H2O ve CO2’ye dönüşürler
• İki önemli kimyasal değişiklik
1. CO2 oluşumu
2. Elektronların uzaklaştırılması
(oksidasyon)
Oksidasyon: bir kimyasal maddeden elektronların uzaklaştırılması
H H+ + e-
37
38
Krebs Çemberi ve ETS
• H bir kimyasal molekülden uzaklaştırıldığı zaman o molekül okside olmuştur – Krebs çemberi sırasında elektronlar nikotinadedin
dinükleotid (NAD) ve flavineadenin dinükleotid (FAD) tarafından ETS’ye taşınırlar.
– NAD ve FAD hidrojenle birleşerek NADH ve FADH2 oluşur
• ETS’de H+ O2 ile birleşerek H2O oluşur ve bu sırada ATP üretilir
• Her ETS’de her bir NADH molekülünden 3 mol ATP ve her bir FADH2 molekülünden ise 2 mol ATP üretilir.
– Pirüvik asidin okside olmasıyla da CO2 oluşur.
39
ETS – Besin maddelerinin enerji üretimi
için parçalanmaları sırasındaki son
aşama
– Mitakondride gerçekleşir
– Oksijen kullanılır
• Krebs çemberinden ve daha
önceki reaksiyonlardan taşınan
H+ iyonu ve elektronlar bir seri
enzimatik kimyasal reaksiyon
sonucu moleküler oksijene
transfer edilir,
• H2O meydana gelir ve ATP üretilir.
40
ÖZETLE – 1 mol (180 gr) glukozdan 39 mol ATP
– 1 mol palmitik asitten 130 ATP
– Yağlar daha avantajlı ancak:
• 1 mol ATP üretmek için glukoz kullanıldığında 3.5 litre O2 kullanılır
• 1 mol ATP üretmek için yağ asidi kullanıldığında 4 litre O2 kullanılır
41
Enerji Sistemlerinin Genel Özellikleri
42
ATP-CP LA O2
O2 gereksinimi
anaerobik anaerobik
aerobik
ATP üretim hızı
Çok hızlı Hızlı Yavaş
Enerji üretimi kaynağı
Depolanmış ATP ve CP
CHO CHO, yağ,protein
ATP üretme kapasitesi
Çok sınırlı Sınırlı Sınırsız
Egzersiz türleri
Çok şiddetli, kısa süreli ve
patlayıcı kuvvet gerektiren hareketler
1-3 dakika süren şiddetli
aktiviteler
Dayanıklılık gerektiren hareketler
Diğer Çok kısa süre enerji sağlar
LA birikir ve yorgunluk
oluşur
O2 kullanımı gelişmiş olmalı
43
44
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
• Max VO2 kişinin bir dakikada kullandığı
maksimum O2 miktarıdır.
• Kişinin aerobik kapasitesinin belirleyicisidir
45
– Kişi ne kadar çok O2 kullanıyorsa o kadar çok
ATP üretebilir
• Daha geç yorulma ve daha uzun süre egzersize devam edebilme
• İstirahatta 0.2-0.3 l/dk
• Maksimal egzersizde 3-6 l/dk
(genetik, cinsiyet ve antrenman düzeyi
ile ilişkili)
46
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
– Max: maksimum
– V: volüm, hacim
– O2: oksijen
– Aerobik enerji sisteminin en
geçerli ölçüm yöntemi • Litre/dakika (L/dak)
• Mililitre/dakika (ml/dak)
• Mililitre/kilogram/dakika
(ml/kg/dak)
47
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
48
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
48
– Bu kapasite kalp-dolaşım sistemi ve kasların kapasitesi ile sınırlıdır
• % 80 genetiktir
• Kızlarda en yüksek değere 14-16, erkeklerde 19 yaş civarında erişilir
• 30 yaşa kadar fazla değişmez
• 30 dan sonra azalma görülür
• Antrenmanla arttırılabilir ve korunabilir
49
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
• Normal bir erkek için ortalama: – 3000-3500 ml/dak
– Dünya şampiyonu bir dayanıklılık sporcusu: 6000-7000 ml/dak
• Normal bir kadın için: – 2000-2200 ml/dak
– Dünya şampiyonu bir dayanıklılık sporcusu: 4000 ml/dak
50
Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO2 max veya max VO2)
İstirahatte O2 gereksinimi
• Genellikle 0.2-0.3 L/dak veya 1 MET
(3.5 ml/kg/dak) • MET: istirahat sırasındaki
metabolik enerji gereksinimi
• 1 MET: vücut ağırlığının kilogramı başına dakikada 3.5 ml O2 harcanması
51
52
•O2 tüketimi ilk 1.5-3 dakika içerisinde bir artış gösterir
•sonra egzersiz süresince bu O2
düzeyinde fazla değişiklik olmaz (steady state, denge durumu veya dengeli düzey)
Submaksimal Egzersizler Sırasındaki O2 Tüketimi
Anaerobik Eşik (AE)
• Max VO2’nin kullanılabildiği en yüksek oran ve laktik asit üretiminin oldukça hızlı bir şekilde arttığı bölge
– Aerobik-anaerobik geçiş kuşağı olarak adlandırılır – laktik asidin kana geçişinin hızlanması ve kandan aynı oranda uzaklaştırılamaması ve birikmeye başlamasıdır – 4 mmol/l laktat düzeyi anaerobik eşik noktası – Laktat eşiği (LE), laktik asidin birikmeye başladığı nokta (OBLA) ventilasyon kırılma noktası kavramlarına da karşılık gelmektedir
53
54
Anaerobik Eşik (AE)
• Kişinin max VO2 değerinin en yüksek yüzdesini laktik asit birikimi olmaksızın kullanabilmesi dayanıklılık performansını belirler
• % max VO2 = (VO2 /max VO2 ) x 100
• Antrenmansız kişiler AE max VO2’nin % 65
• Antrenmanlı kişiler AE max VO2’nin % 80-85
• AE değeri antrenman ile geliştirilebilir.
55
Anaerobik Eşik (AE)