Fizjologia

Ogólnie

Fizjologia - nauka o czynnościach żywego organizmu

Środowisko biologiczne - to warunki w jakich żyje organizm człowieka, wyznaczone przez czynniki fizyczne, chemiczne oraz społeczne

Środowisko wewnętrzne to płyny ustrojowe:

• wewnątrzkomórkowe (PWK)

• zewnątrzkomórkowe (PZK)

Masa ciała:

• woda 62%

• białka 18%

• tłuszcze 13%

• sole mineralne 7%

Homeostaza - stan równowagi, zdolność organizmu do zachowania stałego środowiska wewnętrznego, pomimo zmieniającego się środowiska zewnętrznego

Skład PZK:

• osocze (Na⁺, Cl^-, HCO³)

• chłonka

• płyn tkankowy

Skład PWK:

• K⁺

• Fosforan

• Na⁺

• Pr^-

• HCO³

Stałość PWK jest utrzymywana przez błonę komórkową

Mechanizmy transportu przez błonę komórkową:

• dyfuzja prosta - proces bierny elektrolitów od mniejszego stężenia do większego

• Osmoza - proces bierny wody

• Transport czynny - wbrew stężeniu

• Transport pęcherzykowy:

• endocytoza

• egzocytoza

Wydalanie wody:

• nerki 0,5-10 l/dobe

• parowanie ze skóry ok. 500 ml

• płuca ok. 300 ml

Osoba dorosła wydala ok. 2,5 l

Zaburzenia brakiem płynów ustrojowych:

• odwodnienie - obniżenie H₂O i elektrolitów

• hiperosmotyczne - woda

• hyposmotyczne - NaCl

• izoosmotyczne - krew

• niedobór NaCl prowadzi zawsze do zmniejszenia PZK

• przy zwykłym niedoborze H₂O objętość PWK i PZL zmniejsza się

Układ nerwowy

Budowa układu nerwowego:

1. ośrodkowy:

• mózgowie

• rdzeń kręgowy

2. obwodowy:

• część czuciowa

• część ruchowa

• zwoje nerwowe

• nerwy czaszkowe

• nerwy rdzeniowe

• Neuron = ciało komórkowe + akson

• Neuroprzekaźnik to acetycholina

• Odznacza się:

• przewodzeniem

• przekazywaniem bodźców

• dużą wrażliwością

• reguluje i koordynuje czynności narządów

• receptory - komórki czuciowe

• przekazuje informacje na określoną drogę nerwową w celu dojścia jej do efektorów

• magazynuje długoterminowo wiadomości

• Czynności komórek nerwowych:

• pobudzenie - to zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu kom pod wpływem bodźców zewnętrznych

• potencjał spoczynkowy

Rodzaje potencjału elektrycznego kom pobudliwych

• potencjał błonowy

• potencjał czynnościowy

• potencjał spoczynkowy

Łuk odruchowy - droga którą przebiegają impulsy od miejsca zadziałania bodźca do narządu , którego czynność stanowi reakcję na ten bodziec. Części łuku:

1. receptor:

• to narząd, w którym na skutek działania bodźców powstaje stan czynny

• cechuje zdolność wybiórczego działania

• bodziec adekwatny lub swoisty - określony rodzaj energii na który receptor jest najbardziej wrażliwy

• droga doprowadzająca (aferentna, dośrodkowa)

• ośrodek analizujący:

• zespół neuronów kierujących czynnością danego narządu wykonawczego

• funkcją jest przekazywanie stanu czynnego z neuronu doprowadzającego do neuronu odprowadzającego

• Na pobudliwość ośrodka mają wpływ dwa mechanizmy

• oparty jest na ujemnym sprzężeniu zwrotnym czynności komórek Renshawa i zapobiega nadmiernemu pobudzeniu kom. eferentnych

• polega na regulacji przez inne struktury nerwowe, który mogą mieć wpływ pobudzający lub hamujący

• droga odprowadzająca (eferentna, odśrodkowa)

• narząd wykonawczy (efektor - mięśnia, gruczoły)

• wyzwalają czynność, która stanowi reakcję na bodziec

• Przewodzenie impulsów w łuku zachodzi tylko w jedną stronę - od neuronu dośrodkowego do neuronu odśrodkowego

Badanie reakcji odruchowej

Rodzaje odruchów:

I.

1. aksonowe, włókienkowe, czyli jednoneuronowe - pseudodruchy, gdyż receptor i efektor unerwiane są przez jeden neuron, a stan czynnościowy odbywa się na obwodzie bez udziału ośrodkowego układu nerwowego

2. rdzeniowe - zachodzą w wyniku czynności neuronów w jądrach ruchowych w rogach przednich rdzenia kręgowego

3. mózgowe - odruchy dokonujące się przez komórki nerwowe skupione w jądrach odpowiednich nerwów czaszkowych w rdzeniu przedłużonym, moście i śródmózgowiu

II. ze względu na budowę łuku odruchowego:

1. odruchy jednoneuronowe (aksonowe)

2. dwuneuronowe czyli monosymnaptyczne - receptor i efektor znajdują się w jednym narządzie; łuk odruchowy = neuron dośrodkowy + odśrodkowy połączony jedną synapsą ośrodkową, czas odruchu = 20ms (krótki, stały, niezależny od siły bodźca)

3. trój- lub wieloneuronowe czyli polisynaptyczne - receptor i efektor w różnych narządach; łuk odruchowy = wiele komórek + synapsy w różnych odcinkach rdzenia; czas odruchu = 30-200 ms (długi, niestabilny, zależny od siły bodźca)

III. ze względu na rodzaj receptorów:

1. odruchy eksteroceptywne

2. interoceptywne

3. proprioreceptywne

IV. ze względu na rodzaj efektorów:

1. odruchy ruchowe

2. wydzielnicze

3. naczynioworuchowe

4. troficzne (odżywcze)

V. ze względu na unerwienie i wykonanie czynności:

2. somatyczne - podlegają naszej woli

3. wegetatywne (autonomiczne) - nie podlegają naszej woli (organy wewnętrzne):

• współczulny

• przywspółczulny - transmitery to: Ach i NA

VI. Odruchy:

1. bezwarunkowe (wrodzone, czyli gatunkowe) - ta sama odpowiedź na ten sam bodziec

2. warunkowe (nabyte, czyli osobnicze) - zmienność odpowiedzi

Odruch podeszwowy Babińskiego:

• odruch automatyzmu rdzeniowego,

• w warunkach fizjologicznych są zahamowane i nie dają się wyzwolić

• aby je wyzwolić trzeba uszkodzić ośrodkowy neuron ruchowy

Odruchy rozciągania:

2. Odruch kolanowy (rzepkowy) - polega na skurczu mięśnia czwrorogłowego uda = wyprost nogi; odruch monosynaptyczny, składa się z dwóch neuronów

3. Odruch ścięgna Achillesa

Odruchy wegetatywne:

• efektorami są wszystkie inne komórki i tkanki organizmu poza mięśniami szkieletowymi poprzecznie prążkowanymi

• odruch wegetatywny eksteroreceptywny (odruch źreniczny) - polisynaptyczny - wielkość źrenicy zmienia się na drodze odruchowej pod wpływem światła, akomodacji, zbieżności gałek ocznych oraz wielu czynników nerwowych i humoralnych

Synapsa to:

• zakończenie komórek nerwowych

• przestrzeń synaptyczna

• wypustki

• pęcherzyki z Ach

Komórka nerwowa (neuron)

Komórka nerwowa - neuron - jest najważniejszym elementem składowym układu nerwowego. W obrębie komórki nerwowej wyróżnia się ciało komórki i dwa rodzaje wypustek: wypustkę długą (akson) i liczne wypustki krótkie (dendryty) (Ryc.6-2). Aksony przenoszą informacje z ciała komórki do innych komórek nerwowych lub narządów wykonawczych (efektorów), dendryty natomiast przekazują pobudzenia do ciała komórki nerwowej

Poszczególne komórki nerwowe łączą się ze sobą poprzez złącza (synapsy), które pośredniczą w przekazywaniu informacji. W zależności od rodzaju substancji chemicznej pośredniczącej w przekazywaniu pobudzenia, wyróżnia się synapsy pobudzające i hamujące. Komórkom nerwowym towarzyszą komórki glejowe, które spełniają funkcje pomocnicze (odżywcze, izolacyjne, podporowe) w stosunku do neuronów.

Sumowanie bodźców:

1. w czasie -, zachodzi w obrębie jednego łuku odruchowego

2. w przestrzeni - pobudzenie kilku łuków odruchowych, mających wspólną drogę końcową (wspólny neuron ruchowy), zachodzi w synapsach


potencjał spoczynkowy depolaryzacja (szybki napływ sodu)





rozprzestrzenienie potencjału





działanie Na⁺, K⁺ pompy repolaryzacja

Przewodzenie impulsu:

1. stan spoczynku - stan polaryzacji błon, wewnętrzny komórkowy potecjał spoczynkowy, czyli potencjał ujemny = - 85 mV

2. odebranie impulsu:

• stan czynnościowy - błona ulega depolaryzacji, = + 25 mV, bo pompa się zatrzymała i Na przesuwa się do środka

• stan depolaryzacji

3. Powrót do stanu wyjścia. Stan repolaryzacji, Pompa zaczyna działać

Układ mięśniowy

Rodzaje mięśni:

1. mięśnie gładkie

2. mięśnie poprzecznie prążkowane:

• mięsień sercowy - pojedyncze jądra, widoczne prążkowanie, niezależny od naszej woli, rozgałęziona

• mięśnie szkieletowe - jądra, długie, prążkowane

Mięśnie poprzecznie prążkowane szkiletowe:

• komórki mięśniowe + tkanka łączna

• elementy kurczliwe to włókienka cząsteczek białek: aktyna i miozyna

• pobudzane przez impulsy docierające do nich przez neurony ruchowe

• przekazywanie pobudzenia odbywa się poprzez synapsę nerwowo-mięśniową

• podziała:

• wolnokurczliwe - energia z procesów tlenowych, wysiłki o pracy umiarkowanej, dyscypliny wytrzymałościowe

• szybkokurczliwe - wysiłki o dużej intensywności, dyscypliny szybkościowe:

• glikolityczno-tlenowe (odporne na zmęczenie)

• glikolityczne (podatne na zmęczenie)

• Czynniki wpływające na napięcie mięśnia:

• częstość stymulacji - zwiększenie częstości = sumowanie czasowe i wzrost napięcia mięśnia

• wyjściowa długość mięśnia - optymalne rozciągnięcie = maksymalne wiązanie mostków i max napięcie mięśnia

• liczba rekrutowanych jednostek ruchowych - stymulacja większej liczby jednostek zwiększa napięcie mięśnia

Rodzaje skurczów:

1. izotoniczne, kiedy komórki mięśniowe skracają się i cały mięsień ulega skróceniu, a napięcie jego nie ulega zmianie,

2. izometryczne, charakteryzujące się wzrostem napięcia mięśnia bez zmiany jego długości,

3. auksotoniczne - zbliżanie przyczepów z jednoczesnym wzrostem napięcia.

W narządzie ruchu występują dwa typy sterowania

• otwarte, prowadzące od motoneuronu do miesienia,

• ze sprzężeniem zwrotnym, działające w pętli: przyczyna <=> skutek

SKURCZ MIĘŚNIA:

Wszystkie mięśnia posiadają taki sam mechanizm skurczu. Skurcz mięśni poprzecznie prążkowanych odbywa się w obrębie odcinków sarkomerów, które są podstawową jednostką skurczu. .

Pod wpływem bodźca fizjologicznego, którym w przypadku komórek mięśniowych poprzecznie prążkowanych jest acetylocholina uwolniona na synapsach nerwowo-mięśniowych, dochodzi do pobudzenia błony komórkowej, czyli do jej depolaryzacji. Pod wpływem acetylocholiny błona komórkowa zmienia swoje właściwości. Dochodzi do aktywacji w błonie komórkowej kanałów dla dokomórkowego szybkiego prądu jonów sodowych.

Depolaryzacja przesuwa się po powierzchni błony komórkowej komórek mięśniowych poprzecznie prążkowanych i jednocześnie za pośrednictwem cewek poprzecznych obejmuje wnętrze komórki. Ze zbiorników końcowych uwalniają się wolne jony wapniowe. Jony wapniowe wiążą się z podjednostką C troponiny i zmniejszają jej powinowactwo do aktyny. Cząsteczki aktyny uwolnione od hamującego wpływu troponiny stykają się z głowami cząsteczek miozyny wyzwalając jej aktywność enzymatyczną. Pod wpływem aktywnej miozyny są rozkładane adenozynotrifosforany (ATP) do adenozynodłfosforanów (ADP) i fosforanu.

Głowy cząsteczek miozyny stykając się z cząsteczkami aktyny hydrolizują ATP i zmieniają swoją konformację względem nitki miozyny. Następnie natychmiast powracają do poprzedniego położenia. Stykają się z innymi, dalej położonymi cząsteczkami aktyny i ponownie zmieniają swoją konformację względem nitki miozyny. Dzięki temu nitki cienkie aktyny wsuwają się pomiędzy nitki grube miozyny. Ślizgowe nasuwanie się nitek cienkich aktyny na nitki grube miozyny powoduje skracanie się komórki mięśnia poprzecznie, prążkowanego i skurcz całego mięśnia.

Nitki cienkie aktyny są wsunięte pomiędzy nitki grube miozyny tak długo, jak długo wolne jony wapniowe oddziałują na podjednostkę C troponiny. W czasie rozkurzu pompa wapniowa w błonie zbiorników końcowych wciąga wolne jony Ca24" do zbiorników końcowych i nitki cienkie wysuwają się spomiędzy nitek grubych. Następna depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej powoduje ponowne otwarcie się kanałów wolnego prądu jonów wapniowych i ponowne wsuwanie się nitek cienkich pomiędzy nitki grube.

Fazy skurczu:

• utajona - depolaryzacja sarkomery, Ca²⁺ uwalnia się do cytoplazmy, mostki poprzeczne zmieniają położenie

• skurczu - sarkomery skracają się

• relaksacja - Ca²⁺ jest transportowane do zbiorników końcowych

Mechanizm skurczu mięśnia:

1. Odebranie impulsu nerwowego przez kom mięśniową, odbywa się to za pośrednictwem acetylocholiny (powstanie impulsu = połączenie się acetylocholiny z wypustkami)

2. Rozprzestrzenianie się pobudzenia wzdłuż sarkolemmy

3. Przekazanie pobudzenia sarkolemmy na siateczkę,

4. powoduje wyłączenie pompy wapniowej na klika milisekund

5. Uciekają jony wapnia (Ca) z siateczki do sarkolplazmy. Wzrost stężenia Ca w sarkoplaźmie umożliwia przyczepienie się mostków miozynowych do włókien aktynowych

6. W tym momencie mostki miozynowe uzyskują zdolność do rozkładania ATP

7. Uwolniona energia pozwala na zmianę konta ustawienia mostków z prostego na ostry

8. Efektem jest wciąganie włókienek aktynowych pomiędzy miozynowe

Czynniki decydujące o sile skurczu mięśnia:

• rekrutacja odpowiedniej liczby jednostek motorycznych

• zamiany częstotliwości impulsacji mononeuronu

• stopień rozciągnięcia mięśnia

ŹRÓDŁA ENERGII:

1. bezpośrednie -

• ATP

• fosfokreatyna

• są używane w pierwszych sekundach

• nie są rozkładane i nie wymagają tlenu

• pośrednie -

• glukoza

• glikogen

• wolne kwasy tłuszczowe (WKT)

• amino-, ketokwasy

Układ krążenia

Serce + naczynia krwionośne + krew

Krew płynie:



Serce tętnice tkanki







Żyły

Przepływ krwi:








Płuca

Tętnice płucne żyły płucne



Serce

Żyły systemowe tętnice systemowe


Naczynia włosowate

Funkcje:

• Dostarczanie tlenu i substratów odżywczych

• Usuwanie tlenu i produktów przemiany materii

• Transport tlenu, hormonów, substratów

• Utrzymanie homeostazy - stałość środowiska wewnętrznego

Cykl hemodynamiczny serca:

1. skurcz przedsionków

krew: przedsionki do komór ( następuje wzrost ciśnienia)

2. skurcz komór

I faza - izowolumetryczna, wzrost ciśnienia, zastawki są zamknięte

II faza - izotoniczna - maleje obj. komór, krew z komór do pnia płucnego i do aorty,

szybkość wyrzutu = 0

3. rozkurcz komór

I faza - izowolumetryczna, zastawki zamknięte

Maleje ciśnienie w komorach < przedsionkowe

II faza - ( szybkiego wypełniania), otwarcie zastawki przedsionkowo - komorowej

4. przerwa kończąca cykl sercowy

EKG - rejestrowanie zmian bioelektrycznych podczas pracy serca.

Krzywa EKG ma załamki: P, Q, R, S, T.

Wysokość załamek - miara różnicy potencjałów pomiędzy poszczególnymi częściami mięśnia sercowego

Załamek

P - depolaryzacja przedsionków

QRS - aktywacja komór

T - repolaryzacja komór

Odcinek:

PQ - przewodzenie stanu czynnego przez sferę przedsionkowo-węzłową

W wysiłku - przez zwiększone napięcie układu współczulnego - skrócenie odcinków krzywej EKG, zmiany amplitudy załamków

Trenujący (dyscypliny wytrzymałościowe) - zmiany w zapisie w EKG ustępujące kilka lat po ukończeniu sportu

Automatyzm serca:

Wpływają na to:

• nerw błędny (przywspółczulny) - zwalnia częstość skurczów serca, zmniejsza siłę skurczów, zmniejsza przewodnictwo w węźle przedsionkowo - komorowym, zwiększa przepływ krwi w naczyniach wieńcowych

• włókna współczulne - przyspiesz częstość skurczów i przewodnictwo, zwiększa siłę skurczów, zmniejsza lub zwiększa przepływ krwi w naczyniach wieńcowych

Cechy fizjologiczne serca:

Inotropizm - siła skurczu

Chronotropizm - częstość skurczów

Dromotropizm - przewodzenie

Batmotropizm - pobudliwość

Regulacja sercowo - naczyniowa:

Odruchy z :

• mechanoreceptory, ściana naczyń krwionośnych i serca

• mechanoreceptory wrażliwe na zmianę ciśnienia tętniczego ( baroreceptory, pressoreceptory) - łuk aorty i zatoki szyjnej

• chemoreceptory - łuk aorty i zatoka szyjna, pobudzenie = efekt presyjny (wzrost ciśnienia tętniczego)

Próg pobudliwości baroreceptorów = 40-50 mm Hg, pobudzenie = hamowanie aktywności nerwów współczulnych i pobudzenie nerwu błędnego

Automatyzm serca - układ bodźcoprzewodzący:

Bodźce skurczu - powstają przez układ automatyzmu:

1. węzeł zatokowo - przedsionkowy (ośrodek pierwszorzędny), wydaje częstość impulsów = 70/min, narzuca rytm pracy serca

2. węzeł przedsionkowo - komorowy (ośrodek drugorzędowy), ilość bodźców 40/min

3. pęczek przedsionkowo - komorowy ( ośrodek trzeciorzędowy)

4. odnogi pęczka Hissa

5. włókna Purkiniego

Odruch Goltza:

Uderzenie w brzuch - pobudzenie zakończeń czuciowych nerwów w jamie brzusznej - przewodzone do ośrodków nerwu błędnego - następnie do serca = zwolnienie lub zatrzymanie akcji serca

Prawo Starlinga:

Energia skurczu jest proporcjonalna do początkowej długości komórek mięśnia sercowego, objętość wyrzutowa zależy od stopnia wypełnienia krwią komór w końcu rozkurczu.

Tętno:

Odkształcenie ściany naczyń tętnic obwodowych w czasie jednego skurczu ( częstość tętna na minutę = HR)

U osób trenujących spoczynkowe jest niższe, przewaga u nich układu współczulnego - wagotonia.




Wydolność = przyspieszenie tętna w wysiłku, po pracy dłużej wraca do wart.

spoczynkowych

wielkość, częstość i miarowość tętna zależy od pracy serca

max. wartość ciśnienia w układzie tętniczym = ciśnienie skurczowe

min. wartość ciśnienia w układzie tętniczym = ciśnienie rozkurczowe

Funkcje ukł krążenia podczas wysiłku:

• transport O₂ do mięśni

• transport Co₂ z mięśni do płuc

• transport ciepła z narządów

• transport hormonów

Czynność mechaniczna serca

Objętość wyrzutowa serca SV - ilość krwi wtłaczanej przez jedną z komór serca do odpowiedniego zbiornika tętniczego

Spoczynek: 70ml krwi z każdej komory w czasie jednego cyklu pracy serca, max: 200 ml

Objętość krwi zalegającej RBV - ilość krwi pozostającej w każdej komorze w końcu skurczu, około 50 ml

_o

Pojemność (objętość) minutowa serca CO, Q - ilość krwi tłoczonej przez komorę w czasie jednej minuty. Spoczynek: 90 ml/s (5,4 l/min), max: 40 l/min

Q = SV · HR


HR - ilość uderzeń serca na minutę, rytm serca

Częstość skurczów serca HR- ilość skurczów serca na minutę,

Spoczynek: 70 ud/min, max około 200 ud/min (max=220 - wiek)

Wskaźnik sercowy CI - pojemność minutowa serca w spoczynku przeliczona na metr kwadratowy powierzchni ciała, 53 ml/s/m² (3,2 l/min/m²)

RR (BP) ciśnienie tętnicze: ciśnienie skurczowe (120 mmHg) i rozkurczowe (80-mmHg)

Co - rzut minutowy; spoczynek=4,5 l/min, wysiłek:

• osoby niewytrenowane: kobiety = 18-21 l/min, mężczyźni = 24-30 l/min

• osoby wytrenowane = 40 l/min

_o

Zależy od: Q, wielkości odpływu krwi z tętnic do naczyń włosowatych





SV, szybkość wyrzutu = ciśnienia skurczowego





Ciśnienie rozkurczowe = HR, opór obwodowy przepływu krwi




wyprost z pozycji leżącej = Czynność serca, podrażnienie baroreceptorów aorty i zatoki szyjnej z wtórnym wzrostem napięcia ukł. współczulnego

Ciścnienie tętnicze zmienia się z wiekiem

Reakcja ortostatyczna:

Zespół odruchowych zmian związanych ze zmianą pozycji poziomej na pionową

Spadek ciśn. skurczowego przez kilka sek. Po zajęciu pozycji stojącej - wzrost około 10 mm Hg powyżej wart. rejestrowanej w pozycji leżącej

Ciśnienie hydrostatyczne:

• wynik działania siły ciężkości krwi na układ naczyniowy

• 
  ciśnienie tętnicze

zmniejsza - 63 mm Hg


serce - 100 mm Hg

zwiększa - 210 mm Hg

• ciśnienie żylne




maleje - 50 mm Hg

serce - 0 mm Hg




wzrasta - 110 mm Hg

UKŁAD ODDECHOWY

Oddychanie wewnętrzne (komórkowe) - proces oddychania rozpoczynający się w chwili, gdy tlen (rozpuszczony w płynach ustrojowych) wchodzi we wnętrzu żywych komórek w reakcje chemiczne z układami enzymatycznymi, a kończy się, gdy powstaje Co₂ i O₂

Równowaga gazowa organizmu:

• Warunki - Dla prawidłowego przebiegu przemian komórkowych dostarczających energię konieczne jest, aby:

• ilość O₂ dostarczanego do organizmu ze środowiska zewnętrznego pokrywała ilość O₂ zużywanego w procesach utleniania biologicznego

• Co₂ produkowany prze organizm był stale usuwany.

• Wynik ścisłego współdziałania między ukł. krążenia (dostarcza krwi, która pobiera i transportuje gazy oddechowe) i ukł. oddechowym (dostarcza powietrza, które bierze udział w wymianie z gazami oddechowymi znajdującymi się we krwi)

Płuca:

• Wymiennik gazów

• Budowa zapewnia ścisły kontakt między krwią a powietrzem pęcherzykowym. Powierzchnia oddzielająca = 70 m² - powierzchnia oddechowa

Wymiana gazowa - mieszanie się powietrza pęcherzykowego z atmosferycznym podczas wdechu i wydechu. Warunki zachodzenia wymiany gazowej:

• wymuszony pracą serca przepływ krwi przez płucne naczynia włosowate

• cykliczny przepływ powietrza przez pęcherzyki płucne (wentylacja płuc)

Ciśnienie cząstkowe (parcjalne) - stężenie każdego gazu w mieszaninie;

• O₂ w powietrzu pęcherzykowym po wdechu = 105 mm Hg,

• Co₂ w powietrzu atmosferycznym = 0,3 mm Hg, w powietrzu pęcherzykowym = 400 mm Hg_, a we krwi żylnej włośniczek płucnych = 6 mm Hg - dzięki temu Co₂ może przechodzić z krwi do powietrza pęcherzykowego

Prężność - ciśnienie gazów w cieczach tj. w krwi i płynach tkankowych;

• O₂ w krwi żylnej naczyń włosowatych i w płynie międzykomórkowym = 50 mm Hg

• O₂ we krwi tętniczej = 95 mm Hg, a Co₂ = 40 mm Hg

O₂ może dyfundować się z powietrza pęcherzykowego do przestrzeni okołokomórkowej i krwi. Tlen transportowany jest przez hemoglobinę.

Jednostki ciśnienia parcjalnego i procentowego wyraża się w: mm Hg lub w ukł. SI w kPa

Chemiczna regulacja oddychania:

Wielkość wentylacji płuc dostosowane jest do natężenia przemiany materii dzięki kontroli stężenia końcowych produktów przemiany materii: Co₂ i jonów wodorowych H⁺

Różnica ciśnień powstająca podczas wdechu i wydechu między drogami oddechowymi a środowiskiem zew wywołuje ruch powietrza w kierunku pęcherzyków płucnych i z powrotem

Ujemne ciśnienie panujące w jamie płucnej podczas wdechu (proces czynny, mm wdechowe kurczą się) obniża się o 2-3 mm Hg w stosunku do ciśnienia powietrza otaczającego organizm - to pozwala na wypełnienie się płuc powietrzem

Wydech spokojny jest następstwem wdechu, gdy rozkurczą się mm wdechowe.

Mierzenie pojemności płuc i objętości gazów

• Do tych pomiarów służą spirometry - to przyrządy zatrzymujące dostające się do nich przy wdechu powietrze:

• spirometry powietrzne - gazy zebrane w pojemniku otoczonym powietrzem atmosferycznym

• spirometry wodne - płaszcz wodny izoluje naczynie pomiarowe od wpływów zewnętrznych

• objętość gazów w płucach podczas zakończenia najgłębszego wdechu = 5000 ml - całkowita pojemność płuc (TLC). Składowe TLC:

• objętość oddechowa V_T

• objętość zapasowa wydechowa ERV

• objętość zalegająca RV

• całkowita pojemność płuc TLC

• pojemność życiowa VC

• pojemność wdechowa IC

• czynnościowa pojemność zalegająca FRC

• wielkości składowych pojemności płuc zależą od sprawności ukł. oddechowego

Procesy zapewniające prawidłową wymianę gazową w płucach:

• ciągły przepływ powietrza przez drogi oddechowe i płuca- wentylacja

• przepływ krwi przez naczynia krwionośne płuc

• dyfuzja gazów przez powierzchnię oddechową błony pęchyrzokowo - włośniczkowej, zachodzi od stężenia większego do niższego.

Powietrze wnika do płuc podczas wdechu a następnie wędruje do:

1. pęcherzyków płucnych (tu wymiana gazowa)

2. anatomicznej przestrzeni martwej lub przestrzeń nieużyteczną - wszystkie drogi oddechowe w których nie odbywa się wymiana gazowa, a powietrze ulega jedynie oczyszczeniu, ogrzaniu i nawilgoceniu

Wentylacja płuc zależy od:

• głębokości poszczególnych oddechów, czyli od pojemności oddechowej i życiowej płuc

• częstości poszczególnych oddechów, czyli rytmu oddechowego, ( spoczynek: 12 oddechów/min, max = 60/min)

• rośnie po wpływem zwiększenia wsiłku

Skład powietrza atmosferyczneg

• azot 79,02 %

• tlen 20,93 %

• Co₂ 0,03 %

• Para wodna i inne gazy

Wędrówka powietrza:


- wdech: miesza się z powietrzem w drogach oddechowych pęcherzyki płucne (wymian gazowa we krwi)

- wydech: powietrze z pęcherzyków płucnych miesza się z powietrzem zalegającym w drogach oddechowych i usuwane jest na zewnątrz

Rodzaje metod analiz mieszaniny gazów:

• metoda chemiczna - eliminowanie składników mieszaniny gazów przez dobrane odpowiednio pochłaniacze

• metody fizyczne - wykorzystanie różnic własności fizycznych poszczególnych składników mieszaniny gazów

Obliczanie objętości gazów biorącej udział w wymianie gazowej w jednostce czasu:

• trzeba zebrać powietrze do worka Douglasa a następnie przepuścić je przez gazomierz.

• V_o = V^P/₇₆₀ • ²⁷³/_T

V_o - objętość gazów w warunkach standartowych

V - objętość gazów w warunkach pomiaru

P - ciśnienie atmosferyczne w czasie pomiaru

T - temperatura w jakiej dokonano pomiaru

273 - O ⁰ C w skali do Kwalwina

Wszystkie parametry ilościowe gazów powinny uwzględniać czynnik czasu

Warunki skutecznej wymiany gazowej:

- to zachowanie prawidłowego stosunku między wentylacją i przepływem włośniczkowym we wszystkich fragmentach tkanki płucnej, = 0,8

Kompleks oddechowy pnia mózgu - komórki nerwowe rozrzucone w obrębie rdzenia przedłużonego i mostu, wykazujące rytmiczną aktywność zgodną z częstotliwością rytmu oddechowego.

Komórki kompleksu oddechowego obierają pobudzenie płynące z:

• receptorów obwodowych

• receptorów okołopłucnych naczyń wrażliwych na zmiany chemiczne krwi

• mózgowia


Normokapnia

Hipokapnia terminy określające odpowiednie ciśnienie parcjalne i prężność Co₂

Hiperkapnia

Czynności mechaniczne płuc:

Całkowita pojemność płuc TLC - ilość powietrza znajdująca się w płucach podczas najgłębszego wdechu (u dorosłego mężczyzny jest to ok. 6 l.). Dzielimy ją na pojemność wdechową i pojemność zalegającą czynnościowo

IRV+V_T+ERV+RV

Objętość oddechowa V_T (powietrze oddechowe) - wdychana i wydychana objętość powietrza w czasie swobodnego oddychania, 0,5 l

Objętość zapasowa wdechowa IRV (powietrze uzupełniające) - wciągana do płuc w czasie maksymalnego wdechu wykonanego na szczycie swobodnego wdechu, 2000ml

Objętość oddechowa i objętość zapasowa wdechowa tworzą łącznie pojemność wdechową (V_T + IRV = IC)

Objętość zapasowa wydechowa ERV (powietrze zapasowe) - ilość powietrza wydychana po swobodnym wydechu; 1500 ml

Objętość zalegająca RV (powietrze zalegające) - ilość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu, 1200 ml

Pojemność życiowa płuc VC- objętość powietrza jakie wchodzi do płuc przy wykonaniu najgłębszego wdechu, poprzedzonego maksymalnym wydechem, 3,8 l

Pojemność wdechową IC - pojemność powietrza wciąganego do płuc w czasie najgłębszego wdechu po spokojnym wydechu, 2500 ml, (V_T+RV)

Pojemność zalegającą czynnościową FRC - pojemność powietrza pozostająca w płucach po spokojnym wydechu, 2700 ml, (ERV+RV) _o

Wentylacja minutowa płuc V_E - ilość powietrza wdychanego(V_I) lub wydychanego(V_E) podczas 1 min. (w spoczynku waha się od 4-12 l/min. a podczas wysiłków maksymalnych dochodzi nawet do 200 l/min). Określa wielkość wentylacji płuc.

V_E = V_T · f

V_T (głębokość oddychania) - objętość jednego oddechu - ilość powietrza pobieranego w czasie 1 oddechu, spoczynek = 0,5 l wdech i 0,5 l wydech

f (R, rytm oddechowy) - ilość oddechów na minutę, 12/min

V_E dostosowuje się do natężenia przemiany materii

_o

V_O2max - maksymalne zużycie tlenu w ciągu minuty przy największym wysiłku fizycznym

_o

V_O2max = 2-6 l/min lub ml/kg/min (do porównania ludzi), mx 0,3 l/min

Współczynnik RQ - iloraz oddechowy - stosunek CO₂ do O₂, używany do obliczania przemiany materii

PRZEMIANA MATERII

Energia dostarczana organizmowi poprzez pożywienie zostaje zużyta na:

• pracę mechaniczną

• ciepło

• przemiany chemiczne warunkujące rozpad składników organizmu

Istota procesów fizjologicznych:

Metabolizm - przemiana materii

Anabolizm - asymilacja, łączenie, gromadzenie energii w organizmie

Katabolizm - dysymilacja, rozpad, zużywanie energii

Jednostka energii to jednostka ciepła, czyli kaloria

Zasad izodynamii - różne składniki pokarmowe mogą się wzajemnie zastępować stosowanie do swych wartości ciepłotwórczych.

Podstawowa przemiana materii (p.p.m.) - to najmniejsze natężenie przemian biochemicznych ustroju, dostarczających niezbędnej energii do zachowania podstawowych funkcji życiowych organizmu w warunkach spoczynku: ukł nerwowego, czynności serca i czynności ukł oddechowego

Czynniki wpływające na podstawowy metabolizm:

• wiek - max wartość w wieku 2 lat, a później maleje wraz ze starzeniem się

• płeć - m, ch > k, dz

• dieta - przyjmowanie pokarmu zwiększa p.p.m.

• klimat - p.p.m. niższa w klimacie gorącym

• stan odżywiania - niedobór pokarmu to obniżona p.p.m.

• stan zdrowia - infekcje, gorączkowe choroby to wzrost p.p.m.

• hormony - tyroksyna zmienia p.p.m.

• stan psychiczny - niepokój, stres to wzrost p.p.m.

Określenie p.p.m. polega na wykorzystaniu współzależności pomiędzy:

• intensywnością przemian metabolicznych,

• produkcją ciepła

• zużycie tlenu.

Metody określania p.p.m.:

1. kalorymetria bezpośrednia - miarą ogólnej przemiany energetycznej jest pomiar ciepła wytworzonego przez organizm, polega na bezpośrednim pomiarze produkcji ciepła.

2. kalorymetria pośrednia - miarą przemiany energetycznej organizmu jest pomiar ilości tlenu zużywanego przez ustrój, oparta na założeniu, że istotnym źródłem energii w organizmie są procesy utleniania. Miarą do określenia nasilenia tych przemian energetycznych jest ilość zużytego tlenu i wytworzony przy tym Co₂

Metody kalorymetrii pośredniej w:

1. układzie zamkniętym - do pomiaru służy aparat Korgha (spirometr wodny)

2. układzie otwartym - metoda Douglasa - badany oddycha w określonym czasie powietrzem atmosferycznym przez maskę, a powietrze wydechowe zbierane jest do worka Douglasa. Następnie powietrze wydechowe poddajemy analizie gazometrycznej i dzięki temu wiemy jaki procent O₂ w stosunku do powietrza atmosferycznego zużył badany, a Co₂ wydalił. Następnie za pomocą gazomierza określam objętość powietrza wydechowego i obliczamy wentylację minutową (V_E)

Np. Dane: _o

V_E = 6 l/min

W worku był 16,94% O₂ i 3,53% Co₂

Wzrost = 160 cm

Waga = 60 kg

Obliczam:

Procent zużycia O₂ = 20,94 - 16,94 = 4%

(20,94 - tyle w powietrzu atmosferycznym)

Procent Co₂ w powietrzu wydechowym = 3,53 - 0,03 = 3,50%

(0,03 - tyle w powietrzu atmosferycznym)

_{o o}

Vo₂ ml/min = V_E · %O₂ ׃ 100 = 6 · 4 ׃ 100 = 0,24 lO₂/min

_{o o}

Vco₂ ml/min = V_E · %Co₂ ׃ 100 = 6 · 3,5 ׃ 100 = 0,21 lCo₂/min

l/min sprowadzam do warunków STPD uwzględniając współczynnik 0.9:

0,24 · 0,9 = 0,216 lO₂/min

0.21 · 0,9 = 0,189 lCo₂/min

Współczynnik oddechowy: RQ = Co₂ ׃ O₂ = 0189 ׃ 0,216 = 0,875

Z tabeli równoważnika energetycznego RQ = 4,90 kcal

Badana zużyła tlenu 0,2 l O₂/min co odpowiada 4,9 kcal · o,2 l = 1,029 kcal/min

Na podstawie nomogramu przeliczamy ilość kcal na m² pow. Ciała. Dla nas wynosi

1,65m². Ilość kcal dzielimy przez 1,65: 1,029 ׃ 1,65 = 0,62 kcal/m²/min

Przemiana spoczynkowa będzie wynosiła 0,62 kcal/m²/min · 60 = 37,2 kcal/m²/godz

REAKCJE ORGANIZMU NA WYSIŁEK FIZYCZNY

Zmiany fizjologczno-biochemiczne zachodzące podczas wysiłku fiz zależą od:

• intensywności

• czasu trwania

Podział wysiłków fizycznych ze względu na:

1. wielkość grup mięśni szkieletowych zaangażowanych w ten wysiłek:

• wysiłki lokalne - mniej niż 30% ogólnej masy mięśni szkieletowych

• ogólne

2. rodzaj skurczu

• dynamiczne - skurcze auksotoniczne (marsz, bieg)

• statyczne - skurcze izometryczne (zapasy, poziomka, dźwiganie)

3. intensywność:

1. maksymalne - do osiągnięcia pułapu tlenowego:

• ciśnienie skurczowe = 200 mm Hg,

• ciśnienie rozkurczowe trochę wzrasta

• wzrost oddychania do 40-50/min

• wzrost objętości oddechowej (VT) do wartości stanowiącej ok. 50% pojemności życiowej płuc (VC)

• Vo_2max =

b. submaksymalne - o różnej intensywności, obniża się lub w ogóle się nie zmienia;

Vo_2max <

c. supramaksymalne Vo_2max >

4. rodzaj procesów energetycznych dostarczających energię do skurczów mięśni:

• anaerobowe - procesy energetyczne beztlenowe (sprint)

• aerobowe - przemiany tlenowe (konkurencje wytrzymałościowe)

• mieszane - energia powstaje raz z przemian tlenowych a raz z beztlenowych, albo dwa naraz (gry sportowe)

5. rodzaju fizjologicznego:

• krótkotrwałe do 1 h

• długotrwałe ponad 1h

SV zależy od:

• obciążenia wyjściowego

• obciążenia następczego

• stanu kurczliwości mięśnia sercowego

Podczas wysiłku fizycznego wzrasta zapotrzebowanie na tlen, a jego poziom zużycia zależy od intensywności wysiłku. Zależność pomiędzy intensywnością wysiłku a zapotrzebowaniem na tlen jest bezpośrednio liniowa

Przeciętne zużycie tlenu podczas wysiłku max = 2,5 - 3 l/min

Istnieje liniowa zależność między zużyciem tlenu i tętnem podczas wysiłku z rosnącym obciążeniem (układ wprost proporcjonalny)

Z chwilą rozpoczęcia pracy wzrasta:

• pojemność minutowa serca (Q).

Q i częstość skurczów jest wprost proporcjonalna do intensywności pracy i poziomu zużycia O₂.

• Objętość wyrzutowa serca (SV) - max osiąga podczas obciążeń stanowiących 40-50% intensywności max _o

• Wentylacja minutowa (V_E) - wzrost jest wprost proporcjonalny do intensywności pracy (do poziomu odpowiadającego 70% Vo_2max)

Wraz ze wzrostem intensywności wysiłku wzrasta wykorzystanie O₂ przepływającej przez mięśnie krwi, co powoduje wzrost różnicy tętniczo-żylnej wysycenia krwi tlenem (A-Vd)

Podczas wysiłku:

1. przepływ krwi:

• wzrasta przez mięśnie pracujące i skórę

• zmniejsza się w narządach jamy brzusznej

• nie mienia się w układzie nerwowym

2. ciśnienie tętnicze zmienia się proporcjonalnie do jego intensywności

3. pojemność dyfuzyjna płuc (DL_co) wzrasta gdy częstość skurczów serca =ok. 120.min

4. wzrasta czynna powierzchnia płuc

5. wzrost liczby hematokrytowej - związany z poceniem, utratą wody i zagęszczeniem krwi:

• pojawiają się nowe krwinki czerwone (reykulocyty)

• zmienia się liczba krwinek białych w zależności od intensywności i długości trwania

6 wzrasta poziom kwasu mlekowego (spoczynek = 10 mg%) proporcjonalnie do intensywności pracy. Największa wartość jest w okresie między 3-5 minut po zakończeniu max wysiłku

7 poziom glukozy zależy od intensywności i czasu trwania

8 wzrost we krwi wolnych kwasów tłuszczowych (WKT)

9 wzrasta ilość wydzielania hormonów, które mają znaczenie adaptacyjne

10 wzrasta napięcie ukł współczulnego

11 wzrasta stężenie noroadrenaliny we krwi proporcjonalnie do intensywności

Przebieg adaptacji fizjologiczno-biochemicznej w czasie wysiłku zależy od:

• wieku

• płci

• wydolności fizycznej

Dzieci:

• wyższe max HR

• wyższe max f

• niższe BP w wysiłku max

• mniejsza zdolność produkcji kwasu mlekowego

od dorosłych

Dziewczęta i kobiety:

• wyższe HR

• wyższe f

w wysiłkach submaksymlanych od panów

Osoba o wyższej wydolności:

• mniejsze HR w submaksymalnych

• max Q, max V_E,, max poziomu kwasu mlekowego wyższe w maksymalnych

• wyższe możliwości adaptacyjne do wysiłku

od mniej wydolnych

Zmęczenie - jest to obniżenie zdolności do wykonywania wysiłku:

• ośrodkowe - obniżenie sprawności kory mózgowej

• obwodowe - na poziomie kom mięśniowych

Wysiłek dynamiczny o dużej intensywności, krótki czas trwania

• mięśnie szybkokurczliwe

• energia z procesów beztlenowych, max do 10 sek

• moc anaerobowa zależna od procentowej zawartości mięśni szybkokurczliwych u osobnika

• dyscypliny trwające od kilku do 45 sek lub wysiłki mieszane z fazami wzrostu intensywności pracy np. gry

• w por. do wysiłków tlenowych powstaje o 37% więcej energii (beztlenowe mleczanowe)

• beztlenowe mleczanowe - wysiłek ciągły do 4 min lub mieszane

• HR, Q, V_E, niższe od wartości maksymalnych

• Wraz ze wzrostem maksymalnego wysiłku zaczynają przeważać procesy aerobowe a maleć anaerobowe (za P.O. Astrand)

Wysiłek dynamiczny, intensywność umiarkowana:

• angażuje duże grupy mięśni (cykloergometr)

• energia do skurczów mięśni z utleniania węglowodanów i tłuszczów

• układ krążenia i oddechowy powoduje osiągnięcie steady-state (stan równowagi fizjologicznej) - możliwa praca przez dłuższy czas, HR < 170/min

• wzrasta V_E, HR, zużycie tlenu

• w fazie początkowej przemiany beztlenowe - powstanie deficytu beztlenowego

• wysoka intensywność pracy = wysoki deficyt tlenowy

• faza II steady-state - wzrost intensywności pracy = wzrost parametrów funkcjonalnych w tym zużycia tlenu; Czas wystąpienia zależy od intensywności, wydolności i wieku

• Faza III spłacanie długu tlenowego - nadmiar zużycia tlenu w czasie wypoczynku ponad poziom spoczynkowy. Zależy od:

• intensywności wysiłku

• zapotrzebowania tlenowego

• stanu wytrenowania

• DŁUG TLENOWY = DEFICYT TLENOWY

Wysiłek statyczny

• izometryczne skurcze mięśni (wzrasta ich napięcie a długość nie)

• BP wzrasta, spada, wzrasta

• Siła skurczu 20-30% max - duży dług tlenowy, zmęczenie

• 20% max = 10-15 min pracy, 30 % = 4-6 min, 50% = 1-2 min, 70% = kilka sek, od 20% max - mięsnie szybkokurczliwe, procesy anaerobowe, na bezdechu

• Po wysiłku o dużej intensywności - objaw Lindharda = wzrost HR, V_E, zużycie tlenu niż podczas wysiłku

• Szybko się męczy, bo

• utrudnione krążenie w mięśniach pracujące, bo zmożone ich napięcie

• zaburzone oddychanie i krążenie

• wzrost stężenia kwasu mlekowego w mięśniach

Wpływ rozgrzewki na organizm:

• wdrażanie organizmu do pracy fizycznej, rozgrzanie mięśni (temperatura)

• wydajniejsza praca mięśniowa przy podniesieniu temp.

• Powoduje:

• zwiększenie ciepłoty

• lepsze ukrwienie

• zwiększenie pobudliwości

• przyspieszenie reakcji energetycznych

• Cel: przestawienie czynności ukł krążenia, oddychania, przemian materii z poziomu spoczynkowego na wyższy

• Po rozgrzewce, przed właściwym startem stosować przerwę

WYDOLNOŚĆ FIZYCZNA:

• jest to zdolność organizmu do wysiłku fizycznego z tolerancją zaburzeń homeostazy wewnątrzustrojowej wywołanej wysiłkiem oraz zdolnością do szybkiej ich likwidacji po zakończeniu wysiłku (zdolność do wysiłków fiz + tolerancja do zaburzeń + sprawna restytucja)

• Czynniki determinujące (wpływające ma ogólną wydolność fiz):

• czynniki genetyczne

• cechy budowy somatycznej

• potencjał energetyczny

• termoregulacja

• koordynacja nerwowo-mięśniowa

• czynniki psychologiczne i motywacja

• Rodzaje energii:

• beztlenowa - wysiłek krótkotrwały o mocy maksymalnej

• tlenowe - długotrwałe o małej mocy lub intensywnej

• Czynniki decydujące o wydolności tlenowej (aerobowej):

• max pojemność minutowa serca

• max wentylacja płuc

• pojemność dyfuzyjna płuc

• transport tlenu z płuc do tkanek

• regulacja naczynioruchowa

• pula enzymatyczna i możliwość wykorzystania tlenu przez mięśnie

• Czynniki decydujące o wydolności betlenowej (anaerobowej);

• zasób źródeł energetycznych (ATP, CP, glikogen)

• sprawność mobilizacji i wykorzystywania tych źródeł

• wysoka aktywność enzymów glikolitycznych

• tolerancja zaburzeń homeostazy

• zaangażowanie w jednostkach motorycznych włókien szybkokurczliwych

• mechanizmy kompensujące zaburzenia równowagi kwaso-zasadowej, pCo₂, stężenie HCO3^-, zasób zasad

• Miarą jest max zużycie tlenu (Vo_2max)

METODY BADANIA MAKSYMALNEGO ZUŻYCIA TLENU Vo_2max

I. METODĄ BEZPOŚREDNIĄ :

• Vo_2max zależy od:

• wieku

• płci

• czynników konstytucjonalnych

• od stanu wytrenowani

• doprowadzenie do pułapu tlenowego (maksymalna wytrzymałość) i zanotowanie

• czas wysiłku nie może być mniejszy niż 5-7 min

• właściwy wysiłek musi być poprzedzony 5-minutową, spokojną rozgrzewką

• wykonywanie pracy o stopniowo większej intensywności (co 1-2 min zwiększyć obciążenie)

• Kończymy wysiłek jak badany nie jest w stanie wykonać zadawanego wysiłku

• Zmiany zużycia tlenu mierzymy metodą kalorymetrii pośrednie - otwartej

• Wyniki wyrażamy w l O₂/min, lub znając wagę badanego zużycie tlenu wyrażamy w ml/kg · min

II. METODĄ POŚREDNIĄ:

• Maksymalne zużycie tlenu ocenia się na podstawie układu krążenia - tzn. aktualnym zużyciu O₂ oraz częstości skurczów serca podczas pracy submaksymalnej

• Oparte jest na zależności liniowej między zużyciem tlenu i tętnem podczas wysiłku z rosnącym obciążeniem, czyli niższe wskaźniki fizjologiczne (HR, V_E, zużycie tlenu) i niższy koszt energetyczny podczas pracy submaksymalnej odpowiadają większej wydolności lub wyższemu Vo_2max

METODA ASTRANDA

• Astrand i Ryhming skonstruowali monogram, pozwalający przedstawić Vo_2max na podstawie pomiaru HR

• Monogram uwzględnia skalę:

• Ciężaru ciała dla mężczyzn i kobiet

• Zużycia tlenu

• Obciążeni ergometrze rowerowym

• Próba może być na cykolerrgometrze 50-60 obrotów/min

• Obciążenie 1 Watt/kg ciężaru ciała (1kg=50 Watt)

• Stabilne tętno (różnica 4 uderzeń/min) przez 3 kolejne min pomiaru począwszy od 2-3 min próby w zakresie 130 od 150 ud./min.

• Wyliczamy średnie tętno mierzone z trzech pomiarowych minut i odczytujemy z nomogramu Vo_2max

• Można również zastosować próbę za pomocą step-testu wysokości stopnia dla kobiet = 33 cm, dla mężczyzn 40 cm, przy rytmie wychodzenia 22,5/min

METODA MARGARII

• Vo_2max określamy na podstawie dwóch pomiarów tętna mierzonych w warunkach wysiłku submaksymalnego

• Warunki próby: stopień o wysokości 40 cm

• Najpierw wykonujemy wysiłek wstępny 15 wejść/min (40·15). Po przerwie wykonujemy wysiłek 25 wejść/min (40·25)

• Mierz6ymy HR w ostatnich 10 sek. każdej min. Pomiar HR ze steady-state tj. około 5-7 min stanowi wartość do odczytania z monogramu

TEST PWC₁₇₀

• Zasada - wyznaczanie wielkości mocy, przy której HR = 170 ud/min

• Zasada wykonania: - praca na cykloergometrze - 2 wysiłki po 5 min

• obciążenie umiarkowane rzędu 1 wysiłek 100, drugi 150 W

• pomiar HR w ostatnich 30 sek. każdej pracy albo średnia z 3 ostatnich min (3',4',5')

• obliczamy wskaźnik PWC metodą:

• graficzną (ćw. str. 198-199)

• ze wzoru :

PWC₁₇₀ = [PO₁ + (PO₂ - PO₁)] · [(170 - HR₁) ׃ (HR₂ - HR₁)]

• Większe PWC₁₇₀ = większa wydolność fizyczna

• Znając PWC₁₇₀ obliczamy Vo_2max :

Vo_2max = 1,7 · PWC₁₇₀ + 1240

OCENA MOCY ANEROBOWEJ - TEST WINGATE

• Ocena mocy maksymalnej mm. kończyn dolnych z zastosowanie cykloergometru

• Moc - produkt pracy wykonanej w jednostce czasu: Praca= siła · droga

• Zasada przeprowadzenia: - rozgrzewka

• maksymalny wysiłek sprinterski w czasie, którego badany rozwija maksymalną prędkość pedałowania, a następnie powinien strać się utrzymać możliwie najszybszy rytm pedałowania

• wyposażenie: cykloergometr i zestaw kommuterowy z odpowienim programem

• Badane parametry:

• Moc maksymalna - najwyższa wielkość mocy mechanicznej generowanej przez mm w czasie testu w interwałach co 3 albo 5 sek.

• Średnia wielkość mocy w czasie trwania próby

• indeks zmęczenia, wyrażający szybkość spadku mocy od wartości max do min.

• czas trwania 30 sek.

TESTY POWYSIŁKOWE:

• pomiary fizjologiczne wykonywane są po wysiłkach

PRÓBA MARTINETA

• Zasad wykonania:

• leżenie przez 10 min

• pomiar RR i HR

• wysiłek fizyczny - 40 przysiadów w rytmie 1/sek.

• powrót do pozycji leżącej

• pomiar co 30 sek. RR i HR do powrotu do wartości wyjściowych

• Interpretacja - po wykonaniu wysiłku za normę uważamy:

• wzrost HR o 20-30 ud/min

• wzrost RR (ciśnienie) skurczowego o 10-20 mm Hg

• podobna wartość HR rozkurczowego

• wszystko powraca do normy w ciągu 3 min

• Reakcje patologiczne:

• reakcja dystoniczna - duży wzrost HR i RR skurczowego + znaczny spadek RR rozkurczowego

• reakcja hipertoniczna - Duży wzrost RR skurczowego i częstości HR

• reakcja asteniczna - nieznaczne zmiany RR tętniczego krwi + duży wzrost RR

PRÓBA HARWARDZKA

• prosta próba czynnościowa, przesiewowa do badń populacyjnych

• Zasada wykonania:

• wchodzenie na stopień o wysokości 51 cm mężczyzn, K 46 cm, metronom 120/min

• czas trwania 5 min

• rytm 30 wejść na min

• po zakończeniu osoba badana siada

• rozpoczynamy pomiar HR w czasie spoczynku:

• od 60 do 90 sek. po zakończeniu próby

• od 120 do 150 sek. po zakończeniu próby

• od 180 do 210 sek po zakończeniu próby

• obliczamy wskaźnik sprawności fizycznej:

FI = 30000 ׃ 2 · [HR₁ + HR₂ + HR₃]

30000 - czas pracy w sekundach · 100

• Interpretacja:

• FI < 55 wydolność zła

• FI 55 - 64 wydolność poniżej przeciętnej

• FI 65 - 79 wydolność przeciętna

• FI 80 - 89 wydolność dobra

• FI >90 wydolność bardzo dobra

KOSZT ENERGETYCZNY WYSIŁKU FIZYCZNEGO:

• Metody kalorymetrii pośredniej i bezpośredniej służą do pomiaru ilości energii zużywanej przez człowieka

• Pomiar ciepła - pomiar ogólnej przemiany energetycznej (kalorymetria bezpośrednia)

• Badanie kosztu energetycznego pracy - analiza wymiany gazowej, czyli określenie zużycia tlenu niezbędnego do utlenienia pokarmów i wydalania Co₂, będącego wraz H₂O końcowym produktem utleniania

• Czynnościowy wydatek energetyczny - ilość energii zużywanej podczas pracy

• Źródła energii do pracy mięśni to hydroliza ATP przy udziale enzymów ATP-az

_ATP-aza


ATP ADP + Pi + H⁺ + energia

^{kinaza kreatynowa}

• 
  Zasoby substratów energetycznych:

• 
  ATP 90 g

• PC (fosfokreatyna) 4-6 x więcej niż ATP

• Tłuszcz 141000 kcal

• Białko 24000 kcal

• 
  
  Glikogen mięśniowy 1400 kcal

• Glikogen w wątrobie 340 kcal

• O proporcji wykorzystania substratów energetycznych decydują intensywność i czas trwania wysiłku

• ATP wytwarzane jest przez:

• system ATP-PC

• system glikolizy beztlenowej

• system oksydatywny (przemiana tlenowa - tłuszcze, węglowodany)

• 
  Wraz ze wzrostem czasu rośnie udział procesów tlenowych w resyntezie ATP

1

Krążenie małe -płucne

Krew tętnicza utlenowana

System krążenia dużego

Beztlenow 10sek

Beztlenowe 60 sek

---