Prof. dr Vladimir Jakovljevi ć Predsednik Društva fiziologa Republike Srbije ,

1. ENERGETSKI METABOLIZAM GLIKOLIZA TESTOVI ZA PROCENU ANAEROBNIH SPOSOBNOSTI Prof. dr Vladimir Jakovljević Predsednik Društva fiziologa Republike Srbije, Council Member International Atherosclerosis Society Sreda, 06. 11. 2013. god

2. Energetskiaspektimetabolizmahranljivihmaterija Energetski metabolizam (def.) predstavlja sve hemijske reakcije u ljudskom organizmu u kojima se stvara ili troši energija. Između procesa kojima se stvara energija i procesa kojima se energija troši postoji kontinuirani kvantitativni odnos. Kvantitativni odnos stvorene i utrošene energije u organizmu se naziva energetska ravnotežaili energetski balans. Kontrola energetskog unosa i energetske potrošnje u organizmu se odvija preko nervnih i humoralnih faktora koji su odgovorni za aktivnost energetskih sistema (uključujući i odgovarajuće enzime, koenzime, hormone...).

3. REGULACIJA UNOSA HRANE U fiziološkim uslovima je unos hrane precizno kontrolisan od strane centralnognervnogsistemaitrebadaodgovarapotrebamaorganizmazahranljivimmaterijama. Subjektivni osećaji koji kontrolišu unos hrane: • glad - želja za uzimanjem hrane, formira se u centralnom nervnom sistemu i povezana je sa pojavom niza subjektivnih osećaja i objektivnih znakova • apetit - želja za uzimanjem neke posebne, određene vrste hrane, nastaje (takođe) u centralnom nervnom sistemu ali se ovaj osećaj formira kasnije od osećaja gladi (učenje: glad + informacije iz receptora za miris i/ili ukus) • sitost - osećaj suprotan osećaju gladi, javlja se kada su zadovoljene potrebe organizma za hranom (formira se posle uzimanja hrane, mada može nastati i za vreme uzimanja hrane).

4. REGULACIJA UNOSA HRANE • Informacije koje se odnose na unos hrane se prikupljaju u hipotalamusu (posebni odeljak središnjeg dela mozga), gde se raspoređuju u dva međusobno povezana centra: • centar za gladi • centar za sitost. • Informacijemogubitidopremljenedocentarauhipotalamusu: • putem krvi (koncentracije pojedinih hranljivih materija u krvi, koncentracije pojedinih hormona u krvi) ili • prekonerava (miris, ukusiizgledhrane; istegnutostiaktivnostsistemaorganazavarenje). • Centri za kontrolu unosa hrane u hipotalamusu su povezani i sa drugim (višim) delovima mozga pa želja za unosom hrane značajno zavisi i od psihičkog i emotivnog statusa pojedinca.

5. REGULACIJA UNOSA HRANE: • a. dugotrajna (nutritivna) regulacijauzimanjahrane- kontrolnimehanizambazirannačinjenicidasucentarzagladicentarzasitostuhipotalamusuveomaosetljivinakoncentracijupojedinihvrstahranljivihmaterijaumeđućelijskojtečnosticentralnognervnogsistema • b. kratkotrajna (alimentarna) regulacija uzimanja hrane ima veliki značaj u neposrednoj kontroli količine hrane koja se unosi obrokom. Prava i puna kontrola i regulacija unosa hrane se postiže tek ako oba sistema funkcionišu na odgovarajući (fiziološki) način!

6. REGULACIJA UNOSA HRANE Kratkotrajna (alimentarna) regulacijauzimanjahrane: • brza i neposredna kontrola kontrola količine unete hrane • signali iz digestivnog trakta: a. nervni (istegnutost organa, broj gutanja, dužina žvakanja...) b. humoralni (holecistokinin, insulin, gukagon, grelin...)

7. STVARANJE ENERGIJE U ORGANIZMU Energija se u organizmu stvara iz odgovarajućih suprata koji mogu biti: • egzogenog porekla (unose se hranom) • endogenog porekla (iz sopstvenih energetskih rezervi). Stvorena energija u organizmu se može: • odmah koristiti (ukoliko postoje trenutne potrebe) ili • skladištiti u organizmu (ukoliko ne postoje trenutne potrebe za energijom). Energija dobijena katabolizmom hranljivih materija se skladišti u obliku: • "ćelijskih rezervi" (fosfageni sistem koji postoji u svim ćelijama ljudskog organizma) ili, ukoliko trenutno ne postoje značajne energetske potrebe, u obliku • "tkivnih rezervi"(zalihe u obliku hranljivih materija).

8. Depoi energije u organizmu 1.“Ćelijske rezerve" energije (fosfageni sistem) • ATP (1mol ATP-a ~ 12000 kalorija) • GTP (manji energetski značaj od ATP-a) • kreatin fosfat (1mol ~ 13000 kalorija, 3-8x veće rezerve od ATP-a) 2. “Tkivne rezerve“ energije - zalihe u obliku: • ugljenih hidrata – glikogen (uglavnom) u jetri i mišićima • masti – masno tkivo • proteina – zalihe proteina u mišićima

9. Metabolička sudbina glukoze u ćeliji zavisi od energetskog statusa: Tako da: • ukoliko postoje potrebe za energijom – glukoza se razgrađuje u cilju dobijanja energije (energetski metabolizam) • ukoliko ne postoje potrebe za energijom – glukoza se skladišti u obliku glikogena (glikogeneza) i zatim po potrebi pretvara ponovo u glukozu (glikogenoliza) i razgrađuje u cilju dobijanja energije Kontrolu glikogenolize vrše hormoni: adrenalin i glukagon (aktivacijaenzima fosforilaze)

10. Energetskiaspektimetabolizmahranljivihmaterija Oslobađanje energije iz glukoze Glikoliza • izuzetno brz proces dobijanja energije (4 mol ATP/t) • može se odvijati bez prisustva kiseonika • mali prinos energije (neto energetski efekat – 2 molekula ATP-a po molekulu glukoze) – koeficijent utilizacije 43% • odvija se u citoplazmi • finalni produkt – pirogrožđana kiselina (piruvat)

11. Oslobađanje enеrgije iz glukoze Krebsov ciklus • spor proces dobijanja energije (1 mol ATP/t) • odvija se u prisustvu kiseonika • mali direktan prinos energije (neto energetski efekat – 2 molekula ATP-a po molekulu glukoze), ali je veliki prinos H atoma • odvija se u mitohondrijama • finalni produkti – CO2, voda

12. Energetskiaspektimetabolizmahranljivihmaterija Oslobađanje energije iz glukoze Pentozo-fosfatni put • alternativni put za dobijanje energije iz glukoze • značajan kod enzimskih anomalija Krebsovog ciklusa • 30% glukoze se u jetri razgrađuje ovim putem (u masnom tkivu je procenat veći) • oslobođeni vodonik se vezuje u formi NADPH (omogućava konverziju šećera u masti) • finalni produkt – CO2

13. Energetskiaspektimetabolizmahranljivihmaterija Formiranje ATP-a oksidativnom fosforilacijom • odvija se u mitohondrijama (unutrašnja membrana) • 90% ATP koji se dobija razgradnjom glukoze se dobija ovim procesom Faze oksidativne fosforilacije: • jonizacija H atoma → H+ + elektron • elektroni ulaze u lanac prenosa elektrona (niz enzima zaključno sa citohromom A3 – citohrom oksidaza – redukuje elementarni O i spaja ga sa H+ u vodu) • H+ ATP-aza pumpa protone u spoljašnju komoru mitohondrija stvarajući u njoj veliku koncentraciju H+ • ulazak H+ kroz molekul ATPaze (unutrašnja membrana mitohondrija) daje energiju potrebnu za pretvaranje ADP u ATP

14. Energetskibilans razgradnje glukoze

15. GLIKOLIZA

16. GLIKOLIZA glykus = slatko lysis =razdvajanje • Molekulglukoze (6S) seuserijienzimskikatalizovanihr-jarazrgađujeu 2 molekulapiruvata (3S) pričemuseenergija (E) konzervirauformiATR-aiNADH • 1897. Eduard Buchner – FERMENTACIJA • NeštokasnijeOtto Warburgi Hans von Euler-Chelpinsurazjasniliceoglikolitičkiputućelijamakvasca • 30-ihgodinaprošlogvekaGustav Embdeni Otto Meyerhofsurazjasnilisver-jeglikolizeućelijamamišića

17. ANAEROBNA GLIKOLIZA (namalojslici označenaplavo) AEROBNAGLIKOLIZA

18. GLIKOLIZA - KLJUČNETAČKE • Glikolizajeprocesukomeoksidacijominaknadnomfragmentacijomglukoze (6Satoma) nastajepiruvat (2x3Satoma); dešavaseucitosolu • Enzimikojikatalizujureakcijeglikolizenalazeseucitosolu • Glukozajeglavnišećerunašojishrani; svećelijemogudajekoristekaoizvorenergije; glikolizaseodvijausvimtipovimaćelija • Glikolizomnastaju 2 molekulaATP-a (fosforilacijomnanivousupstrata) i 2 molekulaNADH+H+ • NADHnastaoglikolizomucitosoluprenosisvojeredukcioneekvivalentenarespiratornilanacnaunutrašnjojmitohondrijalnojmembrani • Piruvatkojinastajeglikolizomunosiseumitohondrijalnimatriks, gdepoduticajemPDH-kompleksabivaprevedenuacetil-CoA, kojiseuključujeuKrebs-ovciklusipotpunooksidujedoCO2

19. GLIKOLIZA - KLJUČNETAČKE • Ućelijamakojesuograničenosnabdevenekiseonikomilisadržemalomitohondrija, energijaseproizvodiANAEROBNOMglikolizom • PodanaerobnimuslovimapiruvatsepomoćuNADHredukujedolaktata, pričemuseregenerišeNAD+ kojijeneophodanzaodržavanjetokaglikolize • RegulacijomglikolizeosiguravaseodržanjehomeostazeATP-a • Glikolizaima 3 ireverzibilne, regulatorner-jekojesukatalizovaneKINAZAMA: • Heksokinaza – 1. reakcija • Fosfofruktokinaza 1 – 3. reakcija • Piruvatkinaza – 10. reakcija

20. POTROŠNJA ENERGIJE U ORGANIZMU Energija stvorena katabolizmom hranljivih materija i pohranjena kao potencijalna energija u sastavu energijom bogatih veza se može transformisati u druge oblike energije: • hemijsku energiju (i koristi za sintezu strukturnih i funkcionalnih komponenti) • mehaničku energiju (i koristi za mišićne kontrakcije) • električnu energiju (i koristi za aktivnost nerava i drugih ekscitabilnih tkiva) i elektrohemijsku energiju (za transporte kroz membrane) • toplotnu energiju (i koristi za održanje telesne temperature)

22. VEŽBA: Testovizaprocenuanaerobnihsposobnosti

23. Uvod Fizičkiradnikapacitetodređenjeprocesimakojidajuenergijupričemuznačajnuuloguudopremanjukiseonika, bitnoguoksidacijihranljivihmaterija, igrajukardiovaskularniirespiratornisistem. Nafunkcijeovihsistemautičuraznispoljašnjiiunutrašnjifaktori - godinestarosti, pol, telesnedimenzije, zdravstvenostanje, treningidrugeadaptacijeorganizma, psihološkifaktori, nadmorskavisina, atmosferskipritisak, temperetura, buka, zagađenostatmosfere, zračenje...

24. Uvod Svakitrenažniproces, dabidaoželjenerezultateusvakojetapinjegovogsprovođenja, zahtevapreciznodoziranje, distribucijuiodnostrenažnogopterećenjairasterećenja. Dabiznalinakojemnivoutreniranostisesportistanalaziikojimikolikimstimulusimagamožemoizložiti, neophodnojedagasvremenanavremetestiramo, iproverimonivonjegoveadaptacijenatrening. Dijagnostikomfunkcionalnihsposobnosti, pomoćuintegrativnihkardiopulmonalnihtestovaopterećenjaupreciznokontrolisanimuslovima, mogusepreciznovrednovatisposobnostikardiovaskularnogirespiratornogsistema, inaosnovudobijenihrezultataocenjivatiuspešnostprethodnogtrenažnogperioda, iplaniratidaljitoktrenažnogprocesa.

25. IZVORI ENERGIJE ZA ENERGETSKU POTROŠNJU (HRONOLOŠKI): 1. FOSFAGENI SISTEM ATP kreatin fosfat 2. ZALIHE UGLJENIH HIDRATA glikogen (glikogenoliza) glukoza (glikoliza) piruvat acetil-koenzim A (Krebsov ciklus)* oksidativna fosforilacija* 3. ZALIHE MASTI trigliceridi (lipoliza) masne kiseline (beta-oksidacija) acetil-koenzim A (Krebsov ciklus) oksidativna fosforilacija 4. ZALIHE PROTEINA* aminokiseline (deaminacija) ketokiseline (Krebsov ciklus) *neophodno prisustvo kiseonika oksidativna fosforilacija

26. KoličinaATP- akojasenalaziumišićima, čakikoddobroutreniranihsportista, dovoljnajezaodržavanjemaksimalnesnagemišićasamotokom 3s (50msprinta). • Fosfagenisistem ( zajednoATPifosfokreatin) moguomogućitimaksimalnumišićnukontrakcijutokom 8 – 10s ( jedvadovoljnoza 100msprinta). • Podoptimalnimuslovima, sistemglikogen – mlečnakiselinamožeobezbeditienergijuza 1.3 do 1.6 minmaksimalnogmišićnograda ( uzdodatnih 8-10skojeobezbeđujefosfagenisistem). za brzu obnovu ATP-a najvaznije su REZERVE GLIKOGENA ! ! ! sa energetskog stanovista najvaznija je BRZA OBNOVA ATP-a ! ! !

27. Energetski sistemi koji se koriste u različitim sportovima

28. Anaerobni sistemi za dobijanje energije: • funkcionišu u citoplazmi • mogu se odvijati bez prisustva kiseonika • mali prinos energije • velika brzina dobijanja energije (4mol ATP/t) Aerobni sistemi za dobijanje energije: • funkcionišu u mitohondrijama • ne mogu se odvijati bez prisustva kiseonika • veliki prinos energije • mala brzina dobijanja energije (1mol ATP/t)

29. SPORTSKO-MEDICINSKADIJAGNOSTIKAFIZIČKOGRADNOGKAPACITETA • Ukliničkojisportsko-medicinskojdijagnosticikoristesebrojnemetodeiprotokolizamerenjeaerobnogianaerobnogkapacitetairadnesposobnostipojedinaca. • Parametrikojisenajčešćekoristeuproceniaerobnogenergetskogkapacitetasuapsolutnairelativnamaksimalnapotrošnjakiseonika (VO2max, VO2max/kg), procenatmaksimalnepotrošnjekiseonika(% VO2max), anaerobniprag (AP) iintenzitetrada (Watt, km/h), • Uprocenianaerobnogkapacitetasenajčešćekoristekoncentracijamlečnekiselineukrvi (mmol/l), kiseoničnidugirasponanaerobnezone, odnosnoizdržajuanaerobnojzoni. • Ostalifiziološkiparametrikojisekoristeutrenažnomprocesuitokomdijagnostičkihpostupakauključujumaksimalnuvrednostfrekvencijesrcaivrednostfrekvencijesrcananivouanaerobnogpraga (FSmax i FSAP), minutnuventilaciju (VEmax i VEAP), respiracionikoeficijent (RQmax i RQAP). Maksimalnavrednostfrekvencijesrca (HRmax) seizračunavapoformuli: HRmax= 220 – brojgodinastarosti

30. ZONETRENINGA (PREMAVREDNOSTISRČANEFREKVENCE)

31. Testovizaprocenuanaerobnihsposobnosti • KaomeraanaerobnihmogućnostidefinisanjemaksimalnidugO2, ipredstavljamaksimalnukoličinuO2kojasepotrošiuvremeoporavka, iznaduobičajenognivoaumirovanju • Udijagnosticianaerobnogkapaciteta, karakterističnojestvaranjevelikogdugaO2ivisokekoncentracijemlečnekiselineukrvi • Merenjeanaerobnogkapacitetaograničenojemetodološkimitehničkimmogućnostima. Laboratorijskitestoviopterećenjanajčešćesesprovodenabiciklergometru

32. Oporavljanje aerobnog sistema posle vežbanja Čaktokomranihfazateškogvežbanja , deosposobnostizaaerobniputsesmanjujezbogdvaefekta: • tzv. Kiseoničkogduga • Smanjenjarezerviglikogenaumišićima Telonormalnosadržioko2Ldeponovanogkiseonika (kojimožedasekoristizaaerobnimetabolizamiakoseneudišenovakoličinakiseonika. Kiseoniksenalaziusledećimdepoima: • 0,5Luvazduhuuplućima • 0,25Lrastvorenoutelesnimtečnostima • 1Lvezanzahemoglobin • 0,3Ldeponovanousamimmišićnimvlaknimaumioglobinu

33. Pri teškom fizičkom vežbanju, sav deponovani kiseonik se koristi u periodu od 1. minuta za aerobni metabolizam. Kada se fizičko vežbanje završi, deponovani kiseonik mora da se dopuni udisanjem novih količina kiseonika koje prelaze normalne potrebe. • Da bi se obnovili fosfageni sistem i sistem mlečne kiseline treba uneti u organizam oko 9 L kiseonika više nego što je normalno. • Sav ovaj ekstra kiseonik koji mora da se “nadoknadi”, ukupno 11,5 L, zove se kiseonički dug.

34. Testiranjefizičkesposobnosti • Testovipredstavljajukontrolisaneusloveukojimaserešavajuzadaciidobijajuobjektivnipokazateljioodređenimsvojstvimaisposobnostima • Dabiodređenizadaciimaliosobinetesta, morajudabudumatematičko – statističkidokazanidaispunjavajuodređenekriterijume. Tikriterijumisenazivajumetrijskekarakteristiketestova. • Akosevišetestovaodnosinaistuoblastiakosumeđusobnopovezani, ondaoničinebaterijutestova.

35. Testoveopterećenja, osimpodelenamaksimalneisubmaksimalne (premaintenziteturada), možemopodelitijošina: kontinuiraneidiskontinuirane(uodnosunakontinuiranostrada) jednostepeneivišestepene(uodnosunaprogresijufizičkognapora) direktneiindirektne Idirektnitestovisutestovikodkojihseispitanikuzadaobimaktivnosti, azatimsemerivremezakojegaispitanikobavi (Kuperovtest 2400m), ilisemeripređenorastojanjezaodređenovreme (Kuperovtest 12min), indirektnitestovimogubitimaksimalniakoimsepristupisamaksimalnommotivacijom. Uindirektnetestovespadajuitestovisubmaksimalnogopterećenja (Astrandovtest, testovinastepklupici, UKК 2kmhodanja...). Direktnitestovisutestoviukojimaseispitanikuzadaodgovarajućiintenzitetrada, azatimsemerivremeukojemjesposobandatajintenzitetradaodrži (primeri – Konkonijev, Šatlrantest, to sumaksimalnitestovi, laboratorijskeiterenske(laboratorijskitestovisuprecizniji, možesekoristitivećibrojanalizaodjednom, većibrojkompjuterizovanihaparata, standardizovanisuuslovitestiranjaiprotokol, doksuterenskitestoviobjektivniji, specifičniji, primenjivijiutrenažnomprocesu, psihičkiprimamljivijiikomfornijizaispitanike).

36. AparaturapotrebnazadoziranjeopterećenjaipraćenjefiziološkihfunkcijatokomtestiranjaAparaturapotrebnazadoziranjeopterećenjaipraćenjefiziološkihfunkcijatokomtestiranja Ergometri: Monitoringopterećenja: Trademill (pokretnatraka) Bicikl - ergometar Pokretnestepenice Kajak - ergometar Veslačkiergometar Plivačkiergometar Heart rate monitori EKGaparati Spirometri

37. Astrandovsubmaksimalnitestnabiciklergometru • KonstruisalisugaAstrandiRiming • Zaizvođenjetestapotrebnisu: bicikl – ergometar, štoperica, stetoskopilipulsmetar, portablvagainomogramilitabelapoAstrandu. • Biciklasevozi 60 obrtaja/min, aopterećenjejepodešenotakodapulsbudeuopsegu 120-170, najčešćejetooko 2W/kg TM • Testtraje 5-6 minuta, udrugojpolovinisvakeminutemerisepuls. • Frekvencasrcaćepostepenorasti (1-3min), nakončegasevišenećepovećavatiitadajepostignutostabilnostanje

38. Wingate test • Testjedobioime Wingatepo institutuizIzraelaukomejenaodeljenjuzasportskumedicinuonustanovljenirazvijen • Oprema : Bicikl – ergometar , elektronskisistemzadoziranjeopterećenjairegistrovanjebrojaokretapedala.

39. Wingate testsesastojiiztrifaze: 1. Zagrevanjeorganizma – potačnopredviđenomprotоkolu, у ukуpnomtrajаnjuod10 min, nakončegasledipauzа od 5 min. 2. Maksimalno оpterеćenjе organizma: • Prvihnekolikosekundisevozibezopterеćenja • Vozisemaksimalnom мogućombrzinomtokоm 30s. Zatovremе računarmeribroj оkretapedalа svakih 5s ilи manje • Opterеćenjе tokоmtesтadozira раčunarnaosnоvu вišeparаmetarа (pol, uzrast, тrenutнofizičkostanje) 3. Isključivanjeopterеćenja – automatsko оdstraneračunarа ili odstraneispиtivačа, ispitaniknesmeodmahdaprekinesaokretanjempedalа danebidošlо do оrtosтatskogkolapsа

40. Harvard – steptest Potrebno: klupicavisoka 50 cm, štoperica, kalkulator Ispitaniknadatiznakpočinjesapenjanjemnaklupicu, uritmu 30 stepovauminutu ( brojanjeilimetronomzatempo). Penjeseonolikodugokolikomožedaizdržianajduže 5 min. Kadazavršisastepovanjemsedanastolicu. Zatimmuseutačnoodređenimintervalimameripuls: 1 – 1,5 min, 2 – 2,5 min, 3 – 3,5 min Tetrivrednosti (svakazaintervalpo 30 sekundi) sezbroje.

41. Brojanje Indeks = (Trajanjevežbeusekundama * 100) / (2 * ( sumatribrojaudarapulsa za 30 sekundi)) Interpretacijaskora (indeksa): Ispod 55 = slabafizičkakondicija 55 – 64 = nizаkprosek 65 – 79 = visokprosek 80 – 90 = dobrafizičkakondиcиja Iznad 90 = odličnafizičkakondicija

42. Zaključak • Testiranjemregistrujemoodređenostanjeispitanikaikvantitativnimvrednovanjemrezultataustanjusmodagauporedimosanekimprethodnoutvrđenimkriterijumom • Izuzetnovažnojeposmatranjeibeleženjerezultata.Rezultatimorajubitiposmatranipažljivo, beleženibrzoitačno. • Ponavljanjemtestiranjauodređenimvremenskimperiodimamogusesagledatipromenetreniranihsposobnostiiefekatatreninga • Testiranjepomažeuplaniranjuiprigramiranjubudućegradairazvojapojedinca

43. HVALA NA PAŽNJI !