wyklad 4.pdf

Materiały informacyjne dla studentów AWFiS kierunku Turystyka i Rekreacja

Fizjologia człowieka

Osoby prowadzące przedmiot:

Prof. nadzw. dr hab. Zbigniew Jastrzębski [email protected]

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku

Katedra Promocji ZdrowiaZakład Biomedycznych Podstaw Zdrowia


Uwarunkowania metaboliczne i bioenergetyczne funkcjonowania organizmu.

Temat wykładu 4


Metabolizm

Zmiany metaboliczne podczas długotrwałych wysiłków fizycznych ogólnie charakteryzują się:

� udziałem przemiany tłuszczów w pokrywaniu kosztu energetycznego pracy mięśniowej, przy zmniejszaniu wartości R,

� większym udziałem glukozy wytwarzanej na drodze glukoneogenezy w puli metabolizowanych węglowodanów,

� zmniejszeniem się zasobów glikogenu w wątrobie i w mięśniach

� wzrostem wytwarzania w wątrobie i zuŜywania w mięśniach ketokwasów.

S. Kozłowski, K. Nazar [1984] Wprowadzenie do FIZJOLOGII klinicznej. PZWL Warszawa, str.273


Kontrola procesów fizjologicznych i biochemicznych jest prawą waŜna. Organizm nie moŜe pozwolić sobie na brak kontroli nad procesami wewnętrznymi. Na przykład wewnętrzna temperatura ciała podczas wysiłku fizycznego nie moŜe się wahać w szerokim zakresie i wrastać powyŜej punktu, w którym tkanki mogłyby zostać uszkodzone lub zniszczone. Organizm zapobiega takim sytuacjom, utrzymując HOMEOSTAZ Ę.

K. Birch i wsp. [2008] Krótkie wykłady FIZJOLOGIA SPORTU. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa, str.110


Stałość środowiska wewnętrznego –HOMEOSTAZA

W pojęciu homeostazy mieści się wiele zjawisk:

� utrzymanie stałej temperatury ciała (izotermia),

� utrzymanie prawidłowych objętości przestrzeni wodnych ustroju,

� utrzymanie prawidłowych ciśnień fizycznych oraz stęŜeń chemicznych i elektrochemicznych.

J. Górski [2010] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, str.388-389


Termoregulacja

W organizmach stałocieplnych, których przedstawicielem jest człowiek, temperatura wewnętrzna jest jednym z najbardziej istotnych i najbardziej regulowanych parametrów.

Polega to na dostosowywaniu ilości ciepła wytwarzanego ustroju, w procesach metabolicznych, i ciepła wymienianego między organizmem a otoczeniem do potrzeb bilansu cieplnego w zmiennych warunkach środowiska termicznego, w których moŜe znaleźć się człowiek.

J. Górski [2010] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, str.419


W zróŜnicowanych warunkach termicznych środowiska lub podczas zwiększonej aktywności ruchowej temperatura poszczególnych narządów i tkanek podlega niejednakowym zmianom.

Wahania temperatury mózgu są najmniejsze, natomiast temperatura pracujących mięśni moŜe ulec znacznemu podwyŜszeniu.


Termoregulacja c.d.


Wymiana ciepła między organizmem a otoczeniem

Cały proces dzieli się na cztery podstawowe sposoby:1. konwekcji – czyli przenoszenia ciepła na skutek ruchu cieczy lub gazu ze środowiska cieplejszego od zimniejszego,2. przewodzenia, które zaleŜy od róŜnicy temperatury pomiędzy powierzchniami pozostającymi w bezpośrednim kontakcie,3. promieniowania – emitowanego nie tylko przez słońce i urządzenia grzewcze, ale równieŜ przez powierzchnię ciała,4. parowania potu, które odgrywa główną rolę w eliminacji ciepła zarówno przy obciąŜeniu ciepłem gazowym (ekspozycja do gorąca), jak i endogennym (np. wysiłek fizyczny).



Rycina

Rycina 1. Usuwanie ciepła ze skóry. Ciepło jest dostarczane za powierzchnię skóry przez krew tętniczą drogą konwekcji oraz przewodzenie poprzez tkankę podskórną. [Górski, 2010]


Efektory termoregulacji

NajwaŜniejszymi efektorami termoregulacji są u człowieka: układ krąŜenia, odpowiedzialny m.in. za wielkość skórnego przepływu krwi, gruczoły potowe, a ponadto mięśnie szkieletowe, tkanka tłuszczowa, wątroba i niektóre hormony determinujące wytwarzanie ciepła.

J. Górski [2010] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, str.422-424


Reakcje termoregulacyjne na gorąco

Usuwanie nadmiaru ciepła z organizmu w wysokiej temperaturze otoczenia zachodzi na skutek rozszerzenia naczyńkrwionośnych skóry i zwiększenia skórnego przepływu krwi, co przyspiesza przenoszenie ciepła z wnętrza ciała na jego powierzchnie.

Prawie jednocześnie pobudzana jest czynność gruczołów potowych przez impulsy docierające do nich cholinergicznymi włóknami współczulnymi.



Parowanie potu z powierzchni skóry powoduje utratęznacznych ilości ciepła.

Wyparowanie 1L potu usuwa powiem z organizmu 580 kcal ciepła.

NaleŜy jednak pamiętać, Ŝe wraz z potem oprócz wody tracone są elektrolity, takie jak sód (Na), chlor (Cl) i potas (K).

Reakcje termoregulacyjne na gorąco c.d



Reakcje termoregulacyjne na zimno

Niska temperatura otoczenia przyczynia się do skurczu naczyńkrwionośnych skóry i zmniejszenia objętości przepływającej przez nie krew, co jest faktem aktywacji współczulnego układu nerwowego i działania uwalnianej noradrenaliny na błonęmięśniową skórnych naczyń krwionośnych.

W wyniku tych zmian zmniejsza się róŜnica temperatury pomiędzy powierzchnią skóry a zimnym otoczeniem, co prowadzi do ograniczenia utraty ciepła z organizmu.



Regulacja hormonalna

Hormon jest to substancja chemiczna wytwarzana i wydzielana przez wyspecjalizowane komórki i gruczoły, wywierająca wpływ na komórki docelowe, posiadające receptory swoiste dla danego hormonu.

Hormony są chemicznymi przekaźnikami ustroju.



Hormony działają na:

� komórki, przez które zostały wydzielone –działania autokrynne,

� sąsiednie komórki – działania parakrynne,

� komórki odległe, hormony przenoszone są

przez układ krwionośny – działanie endokrynne.



Mechanizmy kontrolujące mobilizacjęsubstratów energetycznych.

Tylko nieliczne tkanki dysponują zapasami substratów energetycznych, umoŜliwiającymi im pokrywanie całkowitego zapotrzebowania energetycznego przez utlenianie substancji zgromadzonych wewnątrz ich komórek.

Większość tkanek zarówno w warunkach podstawowego, jak i zwiększonego wydatku energetycznego wykorzystujęglukozę i WKT, ketokwasy lub aminokwasy wychwytywane z krwi. S. Kozłowski, K. Nazar [1984] Wprowadzenie do fizjologii klinicznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, str. 82


GLIKOLIZA

Energia uwalniana w toku glikolizy w procesach utleniania wykorzystywana jest do syntezy wysokoenergetycznych fosforanów:

� 1,3-dwufosfoglicerynianu� fosfoenylopirogronianu.

Hydrolizie tych związków towarzyszy duŜa zmiana (zmniejszenie) energii swobodnej, większa niŜ w hydrolizie swobodnej.



FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA

Mechanizm fosforylacji ADP podczas transportu elektronów przez łańcuch znany jest jako fosforylacja oksydacyjna.Aby proces ten mógł przebiegać, niezbędna jest nienaruszona wewnętrzna błona mitochondrialna.



W myśl hipotezy chemiosmotycznej energia uwalniana podczas reakcji utleniania pierwotnie jest wykorzystywana do transportu jonów wodorowychprzez błonę wewnętrznąmitochondriów na zewnątrz, w wyniku czego powstaje gradient osmotycznyw poprzek tej błony.



Energia chemiczna

Jest przekształcana w potencjalną energięosmotyczną. Ta energia jest następnie zamieniana z powrotem na energię chemicznąwiązań wysokoenergetycznych ATP.



Reakcje tlenowe

� CYKL KREBSA

� BETA OKSYDACJA


CYKL KREBSA reakcja tlenowa

W obecności tlenu kwas pirogronowy przechodzi z cytoplazmy do mitochondrium, gdzie ulega tzw. dekarboksylacji oksydacyznej. W jej wyniku tworzony jest acetylo-CoA. Reakcje te katalizuje kompleks enzymatyczny o nazwie dehydrogenezapirogronianowa. Acetylo-CoA wchodzi następnie w cykl reakcji, zwany cyklem kwasu cytrynowego,

cyklu Krebsa bądź teŜ cyklem kwasów trikarboksylowych.J. Górski [2008] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa, str. 437-348


Zarówno Cykl Krebsa, jak teŜ proces glikolizy sprzęŜone są z łańcuchem enzymów oddechowych. Czynności tego łańcucha prowadzi do wytworzenia ATP w procesie nazwanym fosforylacją oksydacyjną.

W kaŜdym obrocie cyklu Krebsa generowanych jest 12 cząsteczek ATP. Łącznie na drodze glikolizy tlenowej z jednego mola glukozy powstaje 38 moli ATP.

J. Górski [2008] Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa, str. 348


Rycina 2. Schemat cyklu kwasu cytrynowego. Cykl ten zachodzi jedynie w mitochondriach. [Górski, 2010]


BETA OKSYDACJA

Proces β-oksydacjizachodzi w matrixiemitochondrium u eukariotów i w cytozolu u prokariotów. Kwasy tłuszczowemuszą najpierw w reakcji z udziałem ATP zostać zamienionew aktywny metabolit, aby mogły reagować z enzymamiodpowiedzialnymi za ich dalszy metabolizm. W całym szlaku degradacji kwasów tłuszczowych jest to jedyny etap, który wymaga energii zawartej w ATP.



Bibliografia

Krótkie wykłady FIZJOLOGIA SPORTU.K. Birch, D. MacLaren, K. George, 2008

Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego.J. Górski, 2010

Wprowadzenie do fizjologii klinicznej.S. Kozłowski, K. Nazar, 1984

Documents

wyklad 4.pdf