Enerji ve Güç Kavramları

(1)

Enerji ve Güç Kavramları

(2)

Ders İçeriği

• Enerji Sistemleri (2 saat)

– İş, güç, enerji tanımları ve ilişkileri – Aerobik enerji yolu

– Anaerobik enerji yolu

– Spor dallarının enerji yollarına göre sınıflandırılması

• Egzersiz Sonrası Toparlanma (2 saat)

– Oksijen açığı ve borçlanması

– Enerji depolarının tamamlanması

– Laktik asitin kanda ve kasta metabolize edilmesi

(3)

Egzersiz Fizyolojisi ? Spor fizyolojisi ?

• Egzersiz ve spor fizyolojisi anatomi ve fizyolojiden doğmuştur.

• Tanımlar:

• Fizyoloji

– Organizmayı oluşturan sistemlerin ve organların fonksiyonlarını ve bu fonksiyonların nasıl yerine geldiklerini inceleyen bir bilimdir

• Egzersiz Fizyolojisi;

– Akut ve kronik egzersize maruz kaldıklarında vücudumuzdaki yapılar ve onların fonksiyonlarının nasıl etkilendiğinin incelendiği çalışma alanı.

• Spor Fizyolojisi;

– Egzersiz fizyolojisinde oluşan konseptlerin sporcuların

antrenmanlarında ve sportif performansın artırılması amacıyla uygulanmasıdır. Bu nedenle spor fizyolojisi egzersiz

fizyolojisinden türemiştir.

(4)

İş-Güç-Enerji

Birimleri

(5)

• İş kuvvet ve mesafeden (yol) türemiş bir terimdir,

• Kuvvet ve yolun çarpımıyla bulunur

• Zaman boyutu yoktur.

• W(iş)=F(kuvvet)XD(mesafe-yol)

• Birimi kg.m veya Nm dir.

İş-Work (W)

(6)

• Güç işin zamansal olarak ifadesidir.

• Diğer bir deyişle birim zamanda ortaya konan iş miktarıdır.

• İş hızıdır

• P(güç)=W(iş)/t(zaman)

• Güç metabolik enerjinin fiziksel performansa çevrilmesinde de kullanılır. Örneğin anaerobik güç ve aerobik güç gibi.

• Birimi kg.m.dk^-1, watt, kg.m.sn^-1

Güç-Power (P;W)

(7)

• Enerji iş yapabilme veya ortaya

koyabilme yeteneği olarak tanımlanır.

• Doğada mevcut 6 enerji şekli vardır ve bunlar birbirine dönüşebilir.

– Isı

– Radyasyon – Işık

– Elektrik

– Kimyasal-potansiyel – Mekanik-kinetik

Enerji –Energy(E)

(8)

• Spor fizyolojisinde enerji gözle görülebilen mekanik iş ve vücut

ısısı olarak açığa çıkan potansiyel enerji miktarını tanımlamak için

kullanılır.

(9)

Potansiyel ve Kinetik enerji

• Potansiyel ve kinetik enerji insan

hareketinin ortaya konmasında önemli olan enerji şekilleridir.

• Hareket ile potansiyel enerji mekanik- kinetik enerjiye dönüştürülür.

• Enerji birimi olarak joule veya kalori

kullanılmaktadır.

(10)

Potansiyel enerji Kinetik enerji

• Potansiyel enerji, enerjinin yapısı veya pozisyonuyla ilişkili enerjidir.

• Kinetik enerji ise hareket halindeki enerjidir.

• Potansiyel enerji kinetik enerjiye

dönüştüğü zaman ölçülebilir.

(11)

Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür...

• Bütün potansiyel enerjiler eninde sonunda kinetik veya ısı enerjisine dönüşürler.

• Yaşayan organizmalarda enerjinin bu şekli daha sonra kullanılan yeni

bileşiklerin yapısında saklanır.

(12)

1 Kalori Nedir ? 1 Kalori Nedir ?

Kalori = kilokalori = kcal

Tanım:

1 kalori 1 Kg suyun ısısını 1 derece yükseltmek için gerekli olan ısı miktarıdır.

Kalori besin ve fiziksel aktivitenin her ikisi içinde enerji ölçüm birimidir.

ENERJİ BİRİMİ ?

(13)

İş için, aktivite için enerji

• Organizmada iş yapılabilmesi için gerekli enerji besinlerle alınmış ve depolanmış olan maddelerdeki potansiyel enerjilerin

kimyasal reaksiyonlarla mekanik enerjiye,

dolayısıyla kinetik enerjiye dönüşmesiyle

mümkün olmaktadır.

(14)

İnsanlarda potansiyel enerji

genellikle 3 ana amaç için kullanılır...

• Kimyasal (hücresel moleküllerin biyosentezi)

• Mekanik (kas hareketi)

• Transport (maddelerin hücreler

arasında taşınması)

(15)

(16)

• Günlük ihtiyaç duyulan enerji miktarı ne kadardır ?

• Bazal metabolizma nedir ? Ne kadardır ?

(17)

BAZAL METABOLİZMA

• Hücrelerin canlı kalabilmesi için gerekli

enerji mikjtarı

(18)

Günlük enerji tüketiminin evreleri Günlük enerji tüketiminin evreleri

ACTIVITY

THERMIC EFFECT OF FOOD

BMR

AROUSAL

SLEEPING METABOLIC

RATE 3000

2000

1000

KILOCALORIES PER DAY

0

(19)

Boy,Kilo

Cinsiyet Yaş

Vücut Yüzey alanı

% yağ ve kas

Metabolik değişiklikler

Yaklaşık BMH (20 - 40 yaşlar):

kadın = 35 kcal/m2/saat erkek = 38 kcal/m2/saat

Bazal Metabolik Hız

(20)

Erkekler: BMR = 66 + (13.7 X wt in kg) + (5 X ht in cm) - (6.8 X age in years) Mesela: Siz Erkeksiniz, 34 yasindasiniz, boyunuz 176 cm, kilonuz 75 kg;

BMR’iniz = 66 + (13,7 x 75) + (5 x 176) – (6,8 x 34) = 66 + 1027,5 + 880 – 231,2 = 1742,3 kalori/gun Kadinlar: BMR = 655 + (9.6 X wt in kg) + (1.8 X ht in cm) - (4.7 X age in years)

Mesela: Siz Kadinsiniz, 30 yasindasiniz, boyunuz 168,5 cm, kilonuz 54,5 kg;

BMR’iniz = 655 + (9,6 x 54,5) + (1,8 x 168,5) – (4,7 x 30) = 655 + 523,2 + 303,3 – 141 = 1340,5 kalori/

gun

Ayrica baska bir formul var, Katch-McArdle formulu adiyla unlu.

Bu formulu kullanmak icin sirf yagsiz vucudun kilosunuz bilmelisiniz, onun icin hastanelerde veya spor salonlarinda ozel bir test yaptirabilirsiniz. Boylece BMR daha dogru cikar.

BMR = 370 + (21.6 x sirf yagsiz vucudun kilosunuz (kg))

Simdi BMR’iniz hesapladiktan sonra, isinize ve hareketinize gore gun icinde ne kadar kalori harciyorsunuz bakalim, cunku BMR butun harcinan enerjinizi gostermiyor.

Bunu anlamak icin basit aktivite katsayisi vardir.

Aktivite katsayilari:

Dusuk etkinlik = BMR x 1.2 (oturan is tarzi, nerdeyse eksersiz yok) Hafif etkinlik = BMR x 1.375 (hafif eksersizler, haftada 1-3 kez) Orta etkinlik = BMR x 1.55 (orta eksersiz, haftada 3-5 kez)

Yuksek etkinlik = BMR x 1.725 (agir eksersiz/spor, haftada 6-7 kez)

Ekstra etkinlik = BMR x 1.9 (sporcular, atletler: agir etkinlik/ ciddi spor, gunde 2 kez, haftada 5-7 kez)

(21)

Toplam Tüketim (3000 kcal) BMH

Tüketimi (1800 kcal)

Ek

Tüketim

(1200 kcal)

(22)

Enerji kaynakları

• Karbonhidratlar

• Yağlar

• Proteinler

(23)

Enerji depoları

Hücre içi

Dolaşım yoluyla gelenler

(24)

Enerji Depoları (Hücre İçi)

• ATP

• CP

• Trigliserit

• Glikojen

• Amino asitler

(25)

Dolaşım yoluyla gelen;

• Glikoz ve amino asitler (karaciğer kaynaklı)

• Serbest yağ asitleri (karaciğer ve yağ

dokusu kaynaklı)

(26)

(27)

Enerji sistemleri

• Anaerobik Sistem/Yol/Oksijensiz Sistem

– ATP-Kreatin fosfat sistemi=Fosfojen sistem

• ATP ADP + Enerji

• ADP+Kreatin fosfat ATP+Kreatin

– Glikolitik sistem=Laktik asit sistemi

• Glikojen Laktik asit + ATP

• Aerobik Sistem/Yol/Oksijenli sistem

– Aerobik glikoliz

• Glikoz(karbonhidrat)+Yağ+Protein+O2 ATP

(28)

Vücuttaki Enerji Reaksiyonları

• ATP (Adenosine TriPhosphate) (fosfat bağındaki potansiyel enerji)

• Vücuttaki kabul edilebilir enerji birimidir, potansiyel enerji kaynağı.

• (1 mol adenin + 1 mol riboz (adenozin)

+ 3 mol fosfat = ATP)

(29)

ATP

(Adenosine TriPhosphate)

• ATP su ile birleştiğinde;

• ATP + H2O ADP + Pi – 7.3 kcal/mol

Adenozin trifosfataz (ATP az)

(30)

KREATİN FOSFAT (CREATINE PHOSPHATE)-CP

• Kullanılan ATP ler sürekli olarak yenilenirler- diğer potansiyel enerji kaynaklarından

aktarmalar olur.

• Çünkü depo ATP nin miktarı çok azdır.

• Toplam ATP miktarı 80-100 gramdır.

• Ana enerji kaynağı lipitler ve karbonhidratlar olmasına karşın ATP nin yeniden sentezi için gerekli enerjinin bir bölümü oksijene gerek

kalmaksızın kreatin fosfat olarak adlandırılan diğer yüksek enerjili fosfat bileşiğinden gelir.

• Kreatin fosfat yüksek enerjili fosfat deposu olarak bilinir.

(31)

Kreatin Fosfat Kreatin + Fosfat

ADP +Fosfat ATP

Kreatin Kinaz

(32)

Enerji sistemleri

(33)

Laktik asit sistem-Anaerobik glikoliz

• Kreatin fosfat deposu da vücutta sınırlıdır.

• Kretin fosfat depoları da bitince karbonhidratlar (glikoz veya glikojen) parçalanarak ATP resentezi için gerekli enerji sağlanır.

• Bu işlem oksijen gerektirmediği için anaerobik glikoliz denir, son ürün olarak ta laktik asit

oluştuğu için laktik asit sistemi de denir.

• Laktik asit kaslarda ve kanda birikirse yorgunluğa yol açar.

(34)

Anaerobik glikoliz

• Karbonhidratların anaerobik yoldan yıkılımı

aerobik yol ile kıyaslandığında dah sınırlı sayıda ATP üretilir.

– 1 mol glikojen 3 mol ATP (anaerobik) – 1 mol glikojen 39 mol ATP (aerobik)

• 400 ve 800 metre gibi yarışlarda enerji daha çok bu yolla elde edilir.

• Karbonhidratların kandaki şekli glikoz, kastaki şekli ise glikojen olarak adlandırılır.

(35)

Glikojen Laktik asit + Enerji

Enerji + 3 ADP 3 ATP

(36)

Enerji sistemleri

(37)

Aerobik sistem

• Oksijenin ortamda bulunmasıyla karbonhidrat ve yağların su ve karbondioksite kadar

parçalanmasıyla enerji elde edilmesidir.

• Aerobik yoldaki ilk basamaklar anaerobik glikoliz ile aynıdır ve hücrenin sitoplazmasında

gerçekleştirilir.

• Aerobik glikolizin diğer aşamaları hücrenin mitokondrisinde gerçekleştirilir.

(38)

Karbonhidratlardan enerji elde edilmesi 1 mol glikoz tam yıkılırsa;

Glikoz + O2 6 H2O + 689 kcal/mol

= 689/7.3

=94 mol ATP oluşur.

• Fakat kasta bunun % 38 si 263 kcal si (36 mol) ATP sentezi için kullanılır.

• Geriye kalan ısıya dönüşür.

(39)

• Oluşan ATP miktarı;

• 18 karbonlu 1 mol yağ asiti 146 mol ATP oluşur.

• Herbir trigliserit 3 mol yağ aisidi içerdiği için 146x3= 438 mol ATP

• 19 mol ATP de gliserol yıkılımından gelir.

• Böylece 1 mol trigliserit ten toplam net 457 mol ATP sentezlenir

Gliserol ve Yağ Asitlerinin

Yıkılımı=Enerji Elde Edilmesi:

(40)

Enerji sistemlerinin karşılaştırılması

Sınırsız Yavaş

+ Glikojen

+Yağ+

Protein Aerobik

Sınırlı Hızlı

- Glikoz+

Glikojen LA sist.

Sınırlı Çok hızlı

- Kreatin

fosfat ATP-CP

ATP Üretimi Enr.Üret.

Hızı O2

İhtiyacı Enerji

Kaynağı Sistem

(41)

Enerji sistemlerinin karşılaştırılması

90 1

O2 sistemi

1,2 1,6

LA sistemi

0,7 3,6

ATP-CP

Kapasite

(Maksimal ATP üretim kapasitesi) (mol)

Maksimal Güç

(1 dk. Üretilen ATP)(mol)

Sistem

(42)

VÜCUT ENERJİ DEPOLARI

(43)

Dinlenme ve egzersiz sırasında aerobik ve anaerobik enerji kaynaklarının

kullanımı neye bağlıdır ?

• Dinlenimde karbonhidrat, yağ ve protein enerji kaynağı olarak kullanılır.

• Egzersizde enerji kaynaklarının kullanımı

egzersizin şiddeti, süresi tipi v.b.faktörlere bağlı olarak gerçekleşir.

• Dinlenimde ve egzersizde aerobik ve anaerobik mekanizmaların belirlenmesi 3 faktöre bağımlıdır:

– Egzersizde kullanılan enerji kaynakları

– Her sistemin egzersizdeki oransal rolü ve düzeyi – Egzersizde kanda laktik asit varlığı ve birikmesi

(44)

Dinlenimde enerji metabolizması

• 2/3 yağlardan 1/3 ise glikozdan elde edilir.

• Proteinin katkısı önemsenmeyecek kadar azdır.

• Sadece aerobik sistem

(45)

glikoz

yağ

protein

DİNLENİMDE ENERJİ

METABOLİZMASI

(46)

Egzersizde enerji metabolizması

• Aerobik ve anaerobik yollar kullanılır.

(47)

Aerobik-anaerobik

Hangi sistem kullanılır ?

• Yapılan egzersizin süresi, tipi ve şiddeti

• Antrenman düzeyi

• Beslenme şekli

(48)

Yapılan egzersizin katkısı..

Pek çok tipteki egzersiz 2 ana kategoride incelenir.

• Kısa süre devam eden, maksimal yada maksimale yakın yüklenme şiddetiyle uygulanan egzersizler.

• Uzun süre devam eden ve daha az yüklenme

şiddetiyle yapılan egzersizler.

(49)

Kısa süreli egzersizde enerji metabolizması

• 100, 200, 400 metre sürat koşusu,

• 800 m koşu ve

• Sadece 2-3 dakika yüksek şiddette devam

eden egzersizler.

(50)

• En önemli kaynak glikoz-karbonhidrat

• Yağların önemi daha az

• Proteinlerin katkısı önemsiz

• Anaerobik sistem daha baskındır

• ATP nin büyük çoğunluğu anaerobik yoldan yani ATP-PC (fosfojen sistem) ve laktik asit sistemlerinden sağlanır.

Kısa süreli egzersizde enerji

metabolizması

(51)

(52)

yağ +O2

karbonhidrat

KISA SÜRELİ EGZERSİZDE

ENERJİ METABOLİZMASI

(53)

Oksijen açığı-yetersizliği

• Kullanılan O2 seviyesi, ihtiyaç duyulandan düşük ise buna O2 açığı denir.

• Kısa süreli şiddetli egzersizin başlangıcında O2 açığı oluşur.

• Bu O2 yetersizliği sırasında gerekli enerjinin çoğu ATP-CP ve laktik asit sistemi tarafından sağlanır.

• Bu tür egzersizlerde O2 açığı devamlı oluşur.

• Uzun süreli/düşük şiddetli egzersizlerde ise O2 açığı egzersizin başında oluşur ve daha sonra kararlı dengeye (steady state) ulaşılır

(54)

(55)

Laktik asit birikmesi

• Anaerobik yoldan enerji elde edilmesine devam edildiği sürece laktik asit oluşumu ve kan-kasta birikmesi devam eder.

• Laktik asit birikmesi kas kasılmasını

engeller, glikojenin yıkım hızı yavaşlar ve ortam asitleşir.

• Sonuç olarak yorgunluk oluşur ve ya

egzersiz bırakılır yada şiddeti düşürülür.

(56)

Uzun süreli egzersizlerde enerji metabolizması

• Uzun süreli egzersizlerde 10 dakika veya daha uzun temel enerji kaynağı karbonhidratlar ve yağlardır.

• Enerjinin büyük çoğunluğu aerobik sistem ile sağlanır.

• 20 dakikaya kadar olan egzersizlerde (örneğin koşu) karbonhidratlar baskın enerji kaynağıdır, yağların rolü azdır ama destekleyici rol oynarlar.

• Laktik asit yükselir, ancak maksimal değildir

(57)

(58)

• 1 saati geçen egzersizlerde glikojen depoları tükenir ve yağlar önemli bir kaynak olur

• Glikojen ve yağ kullanımı;

Antrenman düzeyi, kas lif tipi ve başlangıç depo glikojen düzeyine göre değişir.

Uzun süreli egzersizlerde enerji

metabolizması

(59)

• Uzun süreli egzersizlerde O2 kullanımı egzersizde ihtiyaç duyulan enerjiyi

sağlamak için yeterlidir, bu nedenle LA biraz yükselir ancak birikmez.

• LA oksijen açığının olduğu dönemde oluşur ancak birikmez, egzersiz bitene kadar aynı düzeyde kalır.

Uzun süreli egzersizlerde enerji

metabolizması

(60)

• Düşük şiddette uzun süre yapılan

egzersizlerde LA miktarı istirahat düzeyini aşmaz ve enerji tamamen aerobik sistemden karşılanır, yeterli O2 sağlanana dek ihtiyaç duyulan enerji ATP-CP sistemince sağlanır.

Uzun süreli egzersizlerde enerji

metabolizması

(61)

Aerobik metabolizma- aerobik kapasite

• Uzun süreli egzersizlerde maksimal aerobik metabolizma ve aerobik kapasite önemlidir.

• Maksimal aerobik kapasite(güç) O2 kullanımın maksimal seviyesi olarak tanımlanır.

• VO2 max. İle ifade edilir.

(62)

Egzersizde aerobik ve

anaerobik enerji kaynakları

arasındaki ilişki

(63)

(64)

800 m koşu, boks, güreş cimnastik

LA sistemi+

aerobik 90-180 sn

200-400 m koşu,

Buz pateni, 100 m yüzme, ATP-CP ve

LA sistemi 30-90 sn

Takım oyunları, kros

kayağı, maraton, mesafe yüzme

Aerobik 180 sn den

uzun

Gülle atma, 100 m koşu, Tenis vuruşu

ATP-CP 30 sn den kısa

Aktivite Örneği Temel Enerji

Sistemi Performans

Süresi