ENERJİ iş yapabilme veya ortaya koyabilme kapasitesi 6 enerji şekli:

Transkript

1 ENERJİ SİSTEMLERİ 1

2 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

3 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

4 ATP 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

5 Figure 1. ATPaz Adenozin Pi Pi Pi Adenozin Pi Pi + Pi+Enerji ATP ADP 5

6 ATP Molekülü ATP molekülü 3 kısımdan oluşur: Bir adenozin molekülü Bir riboz molekülü 3 fosfat molekülü 6

7 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

8 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 9

10 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

11 METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ 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 Substrat molekülleri Son molekül Aktif bölge Enzim Enzim-substrat kompleksi Değişmeyen enzim molekülü 11

12 METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ Metabolik yollar Enzimlerin kotrol ettiği reaksiyonlar bir ürün ortaya çıkarır Her yeni substrat bir önceki reaksiyonun ürünüdür Substrate 1 Enzyme A Substrate Enzyme B Substrate Enzyme C 2 3 Substrate 4 Enzyme D Substrate 5 Enzim isimleri genellikle substratı yansıtır «az» eki alır Örn: ATPaz, fosfofrruktokinaz, sukraz, lipaz 12

13 METABOLİK REAKSİYONLARIN KONTROLÜ Enzimleri etkileyen faktörler: ısı radyasyon elektrik kimyasallar ph daki değişimler 13

14 AEROBİK METABOLİZMA: CHO, yağ ve gerekirse proteinlerin oksijen varlığında tamamen parçalanarak,co 2 ve H 2 O ya dönüşümleri ve ATP üretimi ile sonuçlanır Mitakondria da gerçekleşir Bu kimyasal olaylara oksidasyon denir. 14

15 15

16 ANAEROBİK METABOLİZMA: Sadece CHO oksijen kullanılmadan kısmen parçalanması ile bir ara maddeye dönüşümünü içerir. Daha az miktarda enerji üretimi gerçekleşir 16

17 3 ENERJİ SİSTEMİ: 1. ATP-PC veya fosfajen sistem 2. Laktik asit veya anaerobik glikoliz sistem 3. Oksijen veya aerobik sistem 17

18 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

19 ATP-PC VEYA FOSFAJEN SİSTEMİ PC parçalandığında büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Serbest kalan bu enerji ATP nin ADP (adenozin difosfat) ve Pi moleküllerinden yeniden sentezlenmesi için kullanılır. CP Kreatin + Pi + Enerji Enerji + ADP + Pi ATP ATP ADP + Pi + Enerji 19

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz) 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

26 Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz) 26

27 Laktik Asit Sistemi (Anaerobik Glikoliz) Kas glikojeni Kan glikozu glukoz Glikolitik reaksiyonlar zinciri ADP+Pi ATP 3 mol ATP Pirüvik asit Laktik asit 27

28 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 mmol/l ye kadar çıkabilmektedir. Vücudun asit-baz dengesi bozulur ve vücutta asidik bir ortam oluşur. 28

29 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

30 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

31 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 ( m koşu, m yüzme gibi) 31

32 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

33 AEROBİK SİSTEM veya OKSİJEN SİSTEMİ CHO, yağ ve proteinler oksijen ile tamamen yanarak CO 2 ve H 2 O 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

34 AEROBİK SİSTEM veya OKSİJEN SİSTEMİ Glikojen (Kas) Glukoz Glukoz-1-fosfat Glukoz (kan) Hekzokinaz Glukoz-6-fosfat Fruktoz-1-6-difosfat 2 Pirüvik Asit 2 Asetil Coenzim-A H 2 O +CO ATP ETS Krebs Çemberi 34

35 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

36 Aerobik Glikoliz ve Beta Oksidasyon YAĞ Serbest Yağ Asitleri Trigliserit Gliserol + 3 Yağ Asidi Beta Oksidasyonu Asetil CoA Krebs Çemberi ETS Glikoliz CHO Glukoz, Glikojen 36

37 Krebs Çemberi Bütün besin maddelerinin enerji üretimi için parçalandıkları sırada buluştukları ortak reaksiyonlar zinciri Bütün besin maddeleri krebs çemberi reaksiyonlarından geçerek H 2 O ve CO 2 ye dönüşürler İki önemli kimyasal değişiklik 1. CO 2 oluşumu 2. Elektronların uzaklaştırılması (oksidasyon) Oksidasyon: bir kimyasal maddeden elektronların uzaklaştırılması H H + + e - 37

38 Krebs Çemberi ve ETS 38

39 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 FADH 2 oluşur ETS de H + O 2 ile birleşerek H 2 O oluşur ve bu sırada ATP üretilir Her ETS de her bir NADH molekülünden 3 mol ATP ve her bir FADH 2 molekülünden ise 2 mol ATP üretilir. Pirüvik asidin okside olmasıyla da CO 2 oluşur. 39

40 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, H 2 O meydana gelir ve ATP üretilir. 40

41 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 O 2 kullanılır 1 mol ATP üretmek için yağ asidi kullanıldığında 4 litre O 2 kullanılır 41

42 Enerji Sistemlerinin Genel Özellikleri ATP-CP LA O 2 O 2 gereksinimi ATP üretim hızı Enerji üretimi kaynağı ATP üretme kapasitesi anaerobik anaerobik aerobik Çok hızlı Hızlı Yavaş Depolanmış ATP ve CP CHO CHO, yağ,protein 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 O 2 kullanımı gelişmiş olmalı 42

43 43

44 44

45 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) Max VO 2 kişinin bir dakikada kullandığı maksimum O 2 miktarıdır. Kişinin aerobik kapasitesinin belirleyicisidir 45

46 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) Kişi ne kadar çok O 2 kullanıyorsa o kadar çok ATP üretebilir Daha geç yorulma ve daha uzun süre egzersize devam edebilme İstirahatta l/dk Maksimal egzersizde 3-6 l/dk (genetik, cinsiyet ve antrenman düzeyi ile ilişkili) 46

47 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) Max: maksimum V: volüm, hacim O 2 : oksijen Aerobik enerji sisteminin en geçerli ölçüm yöntemi Litre/dakika (L/dak) Mililitre/dakika (ml/dak) Mililitre/kilogram/dakika (ml/kg/dak) 47

48 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) 48

49 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) 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

50 Maksimal Oksijen Tüketimi Kapasitesi (VO 2 max veya max VO 2 ) Normal bir erkek için ortalama: ml/dak Dünya şampiyonu bir dayanıklılık sporcusu: ml/dak Normal bir kadın için: ml/dak Dünya şampiyonu bir dayanıklılık sporcusu: 4000 ml/dak 50

51 İstirahatte O 2 gereksinimi Genellikle 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 O 2 harcanması 51

52 Submaksimal Egzersizler Sırasındaki O 2 Tüketimi O 2 tüketimi ilk dakika içerisinde bir artış gösterir sonra egzersiz süresince bu O 2 düzeyinde fazla değişiklik olmaz (steady state, denge durumu veya dengeli düzey) 52

53 Anaerobik Eşik (AE) Max VO 2 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) 54

55 Anaerobik Eşik (AE) Kişinin max VO 2 değerinin en yüksek yüzdesini laktik asit birikimi olmaksızın kullanabilmesi dayanıklılık performansını belirler % max VO 2 = (VO 2 /max VO 2 ) x 100 Antrenmansız kişiler AE max VO 2 nin % 65 Antrenmanlı kişiler AE max VO 2 nin % AE değeri antrenman ile geliştirilebilir. 55