Elektroforeza - technika analityczna stosowana w chemii i biochemii. Polega na rozdzielaniu mieszaniny związków chemicznych na jednorodne
frakcje przez wymuszanie wędrówki ich cząsteczek w polu elektrycznym.
Krew
Krew stanowi około 7% masy ciała. Większość (55% objętości) to osocze, czyli płynne środowisko dla zawieszonych elementów morfotycznych (upostaciowanych), którymi są krwinki czerwone (erytrocyty), krwinki białe (leukocyty) oraz płytki krwi.
Funkcje krwi
• transportowa,
• obronną
• homeostatyczną (czyli utrzymującą stałość
parametrów biochemicznych i biofizycznych organizmu).
Funkcja transportowa
Krew dostarcza do komórek tlen (pobrany wcześniej z płuc) oraz składniki energetyczne, sole mineralne i witaminy (pobrane z przewodu pokarmowego). Zbędne produkty przemiany materii (dwutlenek węgla, mocznik, kwas moczowy) również są transportowane przez krew, która zabiera je z tkanek i przenosi do narządów wydalniczych (nerek, skóry) i do płuc (usuwają dwutlenek węgla).
Krew odbiera ciepło z okolic, w których produkowane jest ono w nadmiarze (np. z wątroby i z mięśni), i przenosi je do nieco chłodniejszych regionów. Dzięki temu nasz organizm utrzymuje w miarę stałą temperaturę w całym ciele, jedynie z niewielkimi
różnicami pomiędzy różnymi rejonami.
Transportuje hormony, biorąc udział w regulacji przez te aktywne biologicznie substancje wielu reakcji biochemicznych w ustroju.
Funkcja obronna i udział w homeostazie
Krew bierze udział w reakcjach obronnych organizmu; przenoszone przez nią przeciwciała i komórki odpornościowe zwalczają wszelkie zagrożenia z zewnątrz i z wewnątrz. Krew bierze udział w tworzeniu stałego środowiska wewnętrznego, czyli w homeostazie.
Osocze
Osocze jest zasadniczym składnikiem krwi, stanowi medium, w którym zawieszone są elementy morfotyczne. Zawiera składniki organiczne i nieorganiczne (głównie jony sodowe, potasowe, chlorkowe i węglanowe). Składniki organiczne to:
białka, składniki pozabiałkowe oraz lipidy osocza.
Surowica, serum, osocze krwi pozbawione białka fibrynogenu (włóknika) oraz innych składników biorących udział w krzepnięciu krwi (układ krzepnięcia). Otrzymuje się przez pozostawienie krwi na kilkadziesiąt minut w 37 stopniach (skrzep krwi
kurczy się) i wydziela się surowica którą ostrożnie zbieramy i następnie wirujemy
Krwinki czerwone
Najbardziej znane elementy morfotyczne krwi to krwinki czerwone, czyli erytrocyty. W jednym milimetrze sześciennym znajduje się średnio 5,4 miliona erytrocytów u mężczyzn i 4,8 miliona u kobiet.
Ich główną rolą jest przenoszenie tlenu z płuc do tkanek. Te funkcje zapewnia obecność hemoglobiny - czerwonego barwnika krwi.
Mioglobina i hemoglobina
Mioglobina jest białkiem wiążącym i magazynującym tlen.
Największe jej stężenie znajduje się w mięśniach szkieletowych odpowiedzialnych za ruch oraz w sercu. Mioglobina jest niewielkim białkiem globularnym o masie około
18 kDa. Nie ma budowy podjednostkowej,
Hemoglobina jest białkiem allosterycznym
Wiązanie tlenu z jedną z podjednostek, wpływa na oddziaływanie pozostałych podjednostek z tlenem. Po związaniu pierwszej cząsteczki tlenu do pierwszej kolejne
cząsteczki tlenu przyłączają się coraz łatwiej.
Równowaga kwasowo-zasadowa
Równowaga kwasowo-zasadowa - to stan, w którym zachowany jest właściwy stosunek kationów i anionów w płynach ustrojowych, warunkujący odpowiednie pH i prawidłowy przebieg procesów życiowych. Optymalny zakres pH krwi dla większości procesów przemiany materii wynosi 7,35-7,45
Regulacja pH
Regulacja wydalania CO2 przez płuca odbywa się w wyniku pobudzenia ośrodka oddechowego przy obniżeniu pH krwi. Następstwem jest zwiększenie
wentylacji płuc i usunięcie CO2.
O zmianach pH krwi decydują również nerki. Ich rola polega na resorpcji zwrotnej wodorowęglanów, przesączonych w kłębuszkach nerkowych, dzięki czemu następuje uzupełnienie zapasów (regeneracja) tych anionów buforowych we krwi
Aminokwasy egzogenne (nazywane też aminokwasami niezbędnymi - jest to grupa
aminokwasów, które nie mogą być syntetyzowane w organizmie zwierzęcym i muszą być dostarczane w pożywieniu, w przeciwieństwie do aminokwasów endogennych. Żywienie pokarmami ubogimi w aminokwasy niezbędne może doprowadzić do zaburzeń chorobowych. Do aminokwasów niezbędnych dla człowieka zalicza się 10 aminokwasów egzogennych
Aminokwasy endogenne - to aminokwasy, które organizm zwierzęcy może syntetyzować
samodzielnie, w przeciwieństwie do aminokwasów egzogennych, które musi
przyjmować systematycznie wraz z pożywieniem.
Katabolizm - ogół reakcji chemicznych metabolizmu prowadzący do rozpadu złożonych związków chemicznych na prostsze cząsteczki.
Anabolizm - grupa reakcji chemicznych, w wyniku których z prostych
substratów powstają związki złożone, gromadzące energię
Glukoza-Naszym źródłem energii jest pokarm. Energię kumulują wszystkie podstawowe składniki pożywienia- białka, tłuszcze i węglowodany.
Głównym paliwem organizmu pozostaje tylko jeden z nich - glukoza - cukier pochodzący z przemian niemal wszystkich strawnych węglowodanów.
Glukoza jest głownym źrodłem energii dla naszego mozgu. Mozg zawsze potrzebuje
glukozy.
Homeostaza glukozy jest wypadkową dopływu glukozy do krwi oraz jej zużycia w komórkach.
Ważną rolę w utrzymaniu homeostazy glukozy odgrywają procesy metaboliczne w mięśniach szkieletowych i wątrobie.
Wpływ na przebieg procesów metabolicznych w tkance mięśniowej wywiera wiele czynników, najważniejsze to:
• czynniki genetyczne
• regulacja hormonalna
• stężenie substratów
Najważniejsze hormony biorące udział w tej regulacji stężenia glukozy to: insulina i glukagon.
Glikogen jest głównym wielocukrem stanowiącym materiał zapasowy w komórkach
zwierzęcych. Ma strukturę rozgałęzionych łańcuchów. Rozgałęzienie następuje co 8-
12 reszt glukozy. Glikogen może być szybko rozkładany do glukozy. Do najbogatszych
w ten materiał zapasowy tkanek należą wątroba, mięśnie.
Glikogenoliza - rozkład glikogenu do glukozo-6-fosforanu (w mięśniach) lub do glukozy (w wątrobie) powodujący uzupełnienie chwilowego niedoboru glukozy w różnych tkankach organizmu m.in. we krwi. Proces pobudzany przez glukagon adrenalinę i hormon wzrostu.
Insulina to hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym, odgrywający zasadniczą rolę w metabolizmie węglowodanów oraz białek i tłuszczów.
Nazwa insulina z łac. insula - wyspa, pochodzi od wysepek Langerhansa trzustki, gdzie insulina jest produkowana.
Najważniejszym bodźcem do produkcji insuliny jest poposiłkowe zwiększenie stężenia glukozy we krwi.
Insulina sygnalizuje stan nasycenia substratami energetycznymi i stymuluje ich magazynowanie oraz syntezę białek
Stymuluje syntezę glikogenu w mięśniach i wątrobie
Przyspiesza w wątrobie glikolizę co zwiększa syntezę kwasów tłuszczowych.
Powoduje wnikanie glukozy do mięśni i tkanki tłuszczowej
Glukagon to hormon produkowany w trzustce przez komórki alfa o działaniu przeciwstawnym do insuliny, podwyższający poziom glukozy we krwi. Działa głównie na wątrobę. Stymuluje rozkład glikogenu i glukoneogenezę.
Glukoneogeneza to enzymatyczny proces tworzenia przez organizm glukozy z metabolitów nie będących węglowodanami, np. aminokwasów, glicerolu czy mleczanu. Głównym substratem jest pirogronian.
Poziom glukozy we krwi
Tkanką, ktora zawsze potrzebuje glukozy jest mozg, dlatego zachowanie homeostazy glukozy ważne dla prawidłowej pracy organizmu.
Mózg potrzebuje glukozy (ok. 150 gramów dziennie), a nie ma możliwości jej magazynowania. We krwi stężenie glukozy wynosi ok. 90mg na 100cm3. W
czasie intensywnego wysiłku fizycznego jej stan może spaść nawet do 70mg/100cm3, Spadek poziomu glukozy poniżej 60mg jest określany, jako hipoglikemia i staje się niebezpieczny.
Podwyższony poziom cukru we krwi to hiperglikemia. Objawy obserwuje się przy stężeniu powyżej 200 mg/100cm3 ale stały podwyższony poziom (120mg/100ml) prowadzi do uszkodzeńorganizmu.
Regulacja poziomu glukozy w organizmie
Regulacja poziomu glukozy we krwi związana jest z pracą trzustki, która wytwarza insulinę i glukagon oraz z pracą wątroby i mięśni
Insulina pobudza przetwarzanie glukozy w glikogen i ułatwia transport glukozy z krwi do komórek
Glukagon pobudzający rozkład glikogenu do glukozy
Wątroba i mięśnie magazynują nadmiar glukozy w postaci glikogenu. W przypadku niedoboru glukozy zmagazynowany w wątrobie i mięśniach glikogen zostaje rozłożony do glukozy.
Nadmiar węglowodanów jest przekształcany w organizmie
człowieka w tłuszcze i magazynowany w tkance podskórnej.
Hemoglobina
Hemoglobina składa się z białka - globiny - oraz z czterech cząsteczek hemu.
W hemie ważny jest atom żelaza, który wiąże się z jedną
cząsteczką tlenu, tworząc oksyhemoglobinę.
Karboksyhemoglobina, tworzy się przez połączenie hemu z tlenkiem węgla. Tlenek węgla wypiera tlen z oksyhemoglobiny, czyniąc hemoglobinę bezużyteczną.
Hipoglikemia organizm w czasie hipoglikemii stara się dostarczyć do mózgu
glukozę który nie gromadzi zapasów glukozy.
Hormonami podnoszącymi stężenie glukozy we krwi są:
• adrenalina
• glukagon
• kortyzol
• hormon wzrostu
Adrenalina i glukagon podnoszą stężenie glukozy we krwi
przez 2-4 godziny po hipoglikemii.
Kortyzol i hormon wzrostu zaczynają działać po ok. 3-4 godzinach i efekt podniesienia stężenia glukozy we krwi utrzymuje się od 5 do 12 godzin po hipoglikemii.
Obniżenie stężenia glukozy we krwi powoduje uruchomienie kontr regulacji.
W pierwszej kolejności uwalnia się glukagon, następnie - adrenalina.
Wątroba uwalnia glukozę pochodzącą z glikogenolizy.
Jeśli nadal poziom glukozy będzie za niski to uwalniany jest hormon wzrostu i kortyzol..
Zadaniem cyklu Krebsa jest utlenić związek o nazwie:
acetylokoenzym A (acetylo-CoA) do 2 cząsteczek dwutlenku węgla (CO2), pozyskaną w tym procesie energię ulokować w chemicznych nośnikach energii: GTP, NADH i FADH2.
Powstają wysokoenergetyczne związki wymagające tlenu
Prog Mleczanowy zwany, progiem przemian beztlenowych, progiem anaerobowym jest obciążeniem treningowym, po którego przekroczeniu stężenie kwasu mlekowego we krwi
Wzrasta. Po przekroczeniu tego poziomu energia dostarczana jest w wyniku procesów beztlenowych, zmniejszeniu ulega udział wolnych kwasów tłuszczowych w procesie dostarczania energii.
W czasie wysiłku powstaje mleczan, jako produkt uboczny przemian metabolicznych.
Stężenie mleczanu we krwi wzrasta wraz z intensywnością wysiłku, gdy powstaje go więcej niż organizm może neutralizować - to ten moment nazywamy progiem mleczanowym.
Przyjmuje się, że mniej niż 2 mmol/l kwasu mlekowego jest typowe dla spoczynku,
• 2 - 4 mmol/l to wartość optymalnego treningu,
• 4 - 8 mmol/l zakwaszenie mięśni jest już znaczne,
• powyżej 8 mmol/l organizm włącza mechanizmy obronne -ATP nie może być dalej resyntezowane, komórki mięśniowe przestają pracować i wysiłek musi zostać przerwany.
Badanie stężenia mleczanu we krwi, zarówno spoczynkowe jak i wysiłkowe, jest dobrym testem diagnozującym wydolność i zdolność regeneracji człowieka.
Przyjmuje się, że próg mleczanowy osiągany jest przy wartości tętna 85% Hrmax
Hrmax (HEART RATE)
Formuła Sally Edwards-dosyć dokładna metoda obliczania HRmax, bo uwzględnia wagę i płeć.
Mężczyźni HRmax = 210 - 1/2 wieku - 1% masy ciała w funtach + 4
Kobiety HRmax = 210 - 1/2 wieku - 1% masy ciała w funtach + 0
kiedyś liczono: Hrmax= 220 - wiek, bo błąd tutaj zwykle nie przekracza 5%
• 220 bo takie tempo bicia serca noworodka
Trening podprogowy
• ćwicząc w tej strefie stopniowo podnosimy LT-próg mleczanowy), w efekcie przy większej intensywności dłużej zostajemy w strefie tlenowej, co jest dla organizmu bardzo korzystne.
Częsty trening ponadprogowy (anaerobowy) obniża LT, w konsekwencji wydolność stopniowo spada, czas regeneracji się wydłuża, pojawiają się różne dolegliwości, gdyż stały ,wysoki poziom mleczanu we krwi obniża odporność.
Próg mleczanowy należy przekraczać w kontrolowany sposób
Strefy HR
Strefa 0 (do 50% HRmax) - aktywność na tym poziomie nie poprawia zdolności organizmu ze sportowego punktu widzenia.
Strefa 1 (50 - 60% HRmax) - korzystna dla kondycji i zdrowia. Dla początkujących lub osób po długiej przerwie w ćwiczeniach. Dobra w okresach regeneracji dla osób przetrenowanych. W strefie tej zachodzi już wykorzystanie tłuszczu jako źródła energii.
Strefa 2 (60 - 70% HRmax) - Strefa w której w miarę treningu poprawia się wydolność serca. Komórki mięśniowe zaczynają lepiej wykorzystywać tlen. Tłuszcz jest podstawowym źródłem energii. Dobra strefa dla osób pozbywających się tłuszczu.
Strefa 3 (70 - 80% HRmax) - Najlepsza dla poprawy wydajności sercowo-naczyniowej. Znacznie polepsza się wydolność oddechowa, następuje poprawa transportu
utlenionej krwi do komórek mięśniowych i odprowadzania z nich dwutlenku węgla.
Poprawia się wydolność i siła organizmu. Organizm spala mniej
glukozy niż tłuszczu, poprawia się ogólna siła mięśniowa.
Strefa 4 (80 - 90% HRmax)(85-90%= próg beztlenowy) - w tej strefie przechodzi się od treningu aerobowego (tlenowego) do anaerobowego (beztlenowego). Organizm nie jest już w stanie efektywnie usuwać kwasu mlekowego z pracujących mięśni. Kwas mlekowy jest produktem rozkładu glikogenu, udział tłuszczu jako źródła energii staje się znikomy. Jest to strefa dla osób pragnących poprawić wyniki sportowe. Podczas treningu
w tej strefie mięśnie bardzo się męczą. Organizm w tej strefie poprawia zdolność rozkładu i tolerancji kwasu mlekowego przez dłuższy czas.
Strefa 5 (90 - 100% HRmax)(VO2 Max) - W tej strefie można trenować przez krótki czas. Nie należy trenować bez bardzo dobrej kondycji. Kwas mlekowy powstaje bardzo szybko gdyż dług tlenowy jest bardzo wysoki. Następuje poprawa szybkości. Obliczenia oraz opisy stref odnoszą się do ćwiczeń opartych w głównej mierze na pracy dolnej połowy ciała, ze szczególnym naciskiem na marsz i biegi.
Aby wyliczać progi i korzystać ze stref w przypadku ćwiczeń angażujących górną połowę ciała trzeba obniżyć progi - średnio o 13 uderzeń serca na minutę.
Dług tlenowy stan fizjologiczny organizmu lub jego narządu związany z czasowym (zwykle krótkotrwałym) przestawieniem procesów oddychania komórkowego z tlenowego na
beztlenowy); po przywróceniu warunków tlenowych część energii zużywana jest na zmetabolizowanie nagromadzonych produktów oddychania beztlenowego i odbudowanie rezerw substratów oddechowych wykorzystywanych w warunkach beztlenowych
Pułap tlenowy (VO2max) - zdolność pochłaniania tlenu przez organizm. Jest to jeden z najpopularniejszych wskaźników wydolności fizycznej, szczególnie wydolności tlenowej. Często ciężkość (intensywność) wysiłku określa się w procentach VO2max.
Wydolność tlenową ocenia się metodą bezpośrednią, przez pomiar maksymalnej wartości VO2 max (maksymalna wartośćpoboru tlenu). Pomiar ten wykonuje się w badaniu
wytrzymałości na cykloergometrze
Energia kwasów tłuszczowych
Kwasy tłuszczowe są głowną formą magazynowania energii organizmu.
Kwasy tłuszczowe są bardzo ściśle upakowane w tkance tłuszczowej, gdyż w odrożnieniu od
węglowodanow i białek nie ulegają hydratacji
Glikogen szybkie źródło energii - rozkład do glukozy dostarcza energii nawet w
warunkach beztlenowych magazynowanie glikogenu powoduje duży wzrost masy ciała
Tłuszcz długotrwałe magazynowanie energii dostarcza 2-krotnie więcej energii niż glikogen odkładanie tłuszczu umożliwia ograniczenie masy ciała
(dwa razy większa wydajność energetyczna)