6 - Fizyoloji Enerji metabolizması ve Kas Fibril Tipleri 01.2013 Nurcan Dursun 1 ENERJ İ METABOL İZMASI VE KAS F İBR İL T İPLER İ Hedefler ATP üretiminde hücresel olaylar • Aeorobik ve anaerobik yolla ATP üretimini • kavrama Farkl kas fibrillerinde ATP sentez • olay ndaki farkl l klar ortaya koyma01.2013 Nurcan Dursun 201.2013 Nurcan Dursun 3 ATP yapım ve y ıkım ı (1) ATP, adenin nükleotid ve 2 yüksek enerjili • fosfat bağı ile bağlanmış 2 fosfat içerir. Hidrolitik enzim ile, terminaldeki yüksek • enerjili fosfat bağı kırıldığında enerji ortaya çıkar ATP ADP+Pi+Enerji (her bağ yıkım ı ile 7300 kalori) Hidrolitik enzim01.2013 Nurcan Dursun 4 ATP yapım ve y ıkımı(2) Oluşan ADP dehidratasyon sentezi ile • tekrar ATP’ ye dönüşür ADP+Pi+Enerji ATP +H2O Dehidratasyon enzimi01.2013 Nurcan Dursun 5 ATP sentezi nasıl yapılır (1) 1.Kas önce, yapısındaki hazır ATP yi kullanır, iki-üç sars ıda hazır ATP biter (1-3 sn’de tükenir) 2.Kreatin fosfatın (KF) yada fosfokreatin hidrolizi ile KF+ADP +1K Kasda olu şan ADP’ler böylece enerjiye dönüştürülür (Depo ATP ’nin 5 katı kadar • fosfokreatin var) Kreatin kinaz ATP’den fosfatı kreatine bağlar, plazmada bulunmas ı doku harabiyetinin • göstergesidir, Üç izoenzimi vard r. Her bir izoenzim, M (kas) ve B (beyin) alt birimi olmak ü zere 2 k s mdan olu ş ur. CK1 (BB) ö zellikle beyinde, CK2 (MB) kalp kas nda ve CK3 (MM) ise iskelet kaslar nda bulunur. Kreatin arjinin ve glisinden oluşturulur, Kreatinin şeklinde böbrekten atılır, 100 m koşu sırasında depo ATP ve fosfokreatin ATP ’si 8-10 sn’de tükenir 3.Kastaki ve kandaki glukozdan ATP eldesi 4.Mitokondrilerde ADP ‘nin oksidatif fosforilasyonu ile ATP üretimi ATP Kreatin kinaz01.2013 Nurcan Dursun 6 Kreatin kinaz01.2013 Nurcan Dursun 7 Glikolitik yol (Anaerobik yol)1 Egzersizin ilk 5-10 dakikasında kasın kendi glikojeni tüketilir • Daha sonraki dakikalarda (sonraki 30dk) kandaki glikoz ve yağ asitleri • kullan ılır Glikoz+2ADP+2Pi 2Piruvikasit+2ATP+2NADH • Oksijen olmadığında piruvik asit laktik asite dönüşür (M tipi laktat • dehidrogenaz ile iskelet kasında, H tipi ile kalp kasında) Laktik asitin bir kısm ı kana geçer • Bir miktar kasda birikir, fazla arttığında • pH da azalmaya, enzimlerin inhibisyonuna neden olur Yorgunluk, yada kramplar oluşur K ısa ve orta süreli kasılmalarda gereken ATP anaerobik glikolizden elde • edilir,01.2013 Nurcan Dursun 8 Glikolitik yol (Anaerobik yol)2 ATP’yi oksidatif sisteme göre 2,5 kat hızl ı oluşturur, • fakat enerji eldesi düşüktür (2 ATP) Oksijen yokluğunda, kas glikojenin büyük kısm ı laktik • aside dönüşür, Laktik asit kana oradan karaciğer, böbrek ve kalp • tarafından enerji eldesinde kullanılır01.2013 Nurcan Dursun 9 Kas kas lmas nda enerji kaynaklar01.2013 Nurcan Dursun 1001.2013 Nurcan Dursun 11 Glikolitik yol (Anaerobik yol)3 Kana ge ç en laktat, karaci ğerde piruvata d ö n üş ü r, • Piruvat, glukoneogenez ile glukoza d ö n üş ü r yada • TCA d ö ng ü s ü ne y ö nlendirilir, Kalp ise piruvat sadece TCA d ö ng ü s ü ne • y ö nlendirir, Glikolitik yol (oksijen kullanmadan), fosfojen sisteme • ek olarak 1,3-1,6 dakikalık enerji sağlar Fosfojen sistemi =depo ATP + fosfokreatin, 8-10sn’lik enerji • sa ğlar)01.2013 Nurcan Dursun 1201.2013 Nurcan Dursun 13 ATP üretiminde Aerobik yol(1) Kasa O 2 , kan ve myoglobinden sa ğlan ır • Miyoglobin kasda O 2 bağlayan protein, • Kalp ve iskelet kasında bulunur, • O 2 depolar, aynı zamanda kas hücresine • oksijen ta şınım hızını art ırır, Hemoglobin yapısına benzer yap ıdadır, • Mitokondride Krebs siklusu ve oksidatif • fosforilasyon sonucu Net 36 ATP+H2O+CO2 açığa çıkar01.2013 Nurcan Dursun 14 ATP Ç ok yo ğun egzersiz esnas nda bile ATP • dinlenim de ğerinin %60 alt na d üş mez, Aksi takdirde rigor geli ş ir, • K sa s ü reli egzersizde kas dokusuna glukoz • al m 50 misli artar,01.2013 Nurcan Dursun 15 Oksijen Borcu Kas aktivitesi sonunda glikojen depoları ve • kreatin fosfat yerine konmalı, Myoglobinin verdiği oksijen yerine konmalı, • Kanda azalan oksijen normal değerine • getirilmeli, Laktik asit metabolize edilmeli, • Bu i şlemlerin bazılarında enerji gerekir • Egzersiz sonlansa da bir müddet derin ve • hızl ı solunum devam eder, kasda artan miktarda oksijen kullanımı devam eder (ATP üretimi) 01.2013 Nurcan Dursun 16 Oksijen Borcu Normalde egzersiz esnasında depo oksijen • (2lt) yeni al ınan O2 ile birlikte kullanılır, Egzersiz bitti ğinde O2 alım ı devam eder, • depo O2 yerine konur, Ek 11,5lt kadar O2 daha alın ır, • Bunun 3,5 lt ’si depo ATP ve fosfokreatin • depolar ın ın oluşumunda (alaktosit oksijen borcu), çok hızlı geli şir, Daha dü şük hızda 8 lt O2, laktik asidin • ortamdan uzaklaştırılmasında kullan ıl ır (laktosit oksijen borcu) 01.2013 Nurcan Dursun 17 Uzun s ü reli egzersizde kas n enerji kaynaklar Kas glikojeni, ilk 1-2 saatte en fazla kullan lan kaynak • (enerjinin %50 ’ sini kar ş lar), kasda glikojen depolar t ü kenmeye ba ş lay nca kas kan glikozuna y ö nlenir, Giderek artan ş ekilde kan glikozu kullan lmaya ba ş lar, • s ü rekli karaci ğer glikozunu kana verir, Kas trigliseritleri ilk 2 saat i ç erisinde enerji kayna ğ n n • di ğer %50 ’ lik k sm n kar ş lar, sonra giderek TG azal r, Plazma ya ğ asitleri egzersiz s ü resince, glikoz gibi ama • ondan daha az oranda enerji kayna ğ olarak kullan l r, K sa s ü reli egzersizin enerji kayna ğ kas glikojeni, • trigliseritler, ve daha az oranda ya ğ asitleridir, egzersiz bitimi kaynaklar yerine konur, Egzersizin uzun s ü reli olmas n sa ğlayan kan glikozu ve • ya ğ asitleridir,01.2013 Nurcan Dursun 18 Kas kasılmasının Verimliliği Kullanılan ATP ’nin %40’ı kas kasılmasında kullanıl ır, • %60’ı ısıya dönüşür Ayrıca olu şan ATP ’nin bir kısmı, eldesi sırasında • kullan ılır Orta şiddetli kas kasılmasında maksimum verimlilik • alınır Herhangi bir hareket olmaksızın kasılma yada yava ş • kasılmada (çok miktarda enerji ısıya dönüşür) verimlilik azalır H ızl ı kas ılmada, enerjinin büyük kısm ı vizköz • sürtünmeyi yenmede kullanılır verimlilik azal ır01.2013 Nurcan Dursun 19 İskelet kas lifi çe şitleri Maksimal kısalma hızlar ına göre • a)Hızlı b) Yava ş lifler ATP olu şturmada kullanılan temel yollara göre • a)Oksidatif lifler (yava ş) b)Glikolitik lifler (hızlı) 01.2013 Nurcan Dursun 20 Tip IIa: H zl oksidatif, glikolitik(beyaz) Tip IIb: H zl oksidatif (k rm z , pembe) Y ü ksek aktiviteli ATP az i ç eren lifler h zl • D üşü k aktiviteli ATP az i ç eren lifler yava ş •01.2013 Nurcan Dursun 21 Oksidatif lifler- tip I (kırm ızı kas lifleri) Daha küçük çaplı kas hücreleri, • Daha küçük çaplı sinir hücreleri ile uyarıl ır, • Miyoglobin çok, kırmızı renkli • Çok kapiller, çok kan akımı • Çok mitokondri • Çok O2 kullan ımı • Yava ş kasılma, yavaş gevşeme • Yorgunlu ğa dirençli •01.2013 Nurcan Dursun 22 Oksidatif lifler- tip I (kırmızı kas lifleri) Yüksek oksidatif kapasite, düşük miyozin ATP az • aktiviteli SR’ları daha az, • SR’daki SERCA aktivitesi yavaş (SERCA 2 tipi), • Troponinin Ca duyarlılığı daha az, • Troponin T ve tropomyozin izoformları farkl ı, •01.2013 Nurcan Dursun 23 Oksidatif lifler –tip I (kırmızı kas lifleri) Laktat dehidrogenaz aktivitesi dü şük • Süksinat dehidrogenaz aktivitesi fazla • ATP üretme kapasiteleri tüketimlerinden fazla, • Yava ş gelişen AP oluşturma ve buna bağl ı • yava ş ancak dereceli artan kasılmalar ın oluşumu, Örn;deltoid, rectus abdominis, gastroknemius • kasları01.2013 Nurcan Dursun 24 Glikolitik lifler, Tip IIb(beyaz kas lifi) H ızl ı glikolitik lifler, yüksek glikotilik kapasite, yüksek miyozin ATPaz aktiviteli. Koldaki kaslar ağır objeleri kald ırırken kısa • zamanda büyük gerim oluşturur Sprinting sporu yapanlarda çok çal ışır • Pectoralis major, • Latissimus Dorsi • Trapezius, • Quadriceps • Hamstrings • Gluteus maximus kaslarında bu tip kas oranı fazla •01.2013 Nurcan Dursun 25 Glikolitik lifler- tip IIb (beyaz kas lifi) Kas lifi büyük çapl ı • Uyaran motor sinirleri büyük çaplı • Çok glikojen • Miyoglobin az, beyaz renkli • Az kapiller içerir • Mitokondrileri az sayıda • O 2 kullan ım ı sınırlı • Daha güçlü kasılma oluşturur • Daha fazla gerim oluşturur • Hızlı yorulur •01.2013 Nurcan Dursun 26 H ızlı oksidatif lifler, Tip IIa(kırmızı, pembe kas lifi) Hem oksidatif hem de glikolitik • aktivite ile ATP elde ederler Örn: Uzun mesafe koşucular ında bu tip kas liflerinin oranı fazla SR’daki Ca pompa kapasitesi • yüksek, Tip I’den daha az oksidatif • kapasiteye sahip, TipIIb ’lerden daha az glikolitik • kapasiteye sahip Ağırlık egzersizinde ve güreş • yapanlarda çalışır01.2013 Nurcan Dursun 2701.2013 Nurcan Dursun 2801.2013 Nurcan Dursun 29 Elektriksel potansiyel V= i(ak m)*R • Sinirden sinire ge ç en ak m sabit, • Ama sinir ç ap na g ö re R de ği ş ir, k üçü k ç apl da R fazla, • K üçü k aksonlarda ,V daha b ü y ü k, • K üçü k motor n ö ronlar ilk uyar lanlar, b ü y ü kler daha sonra • uyar l r, K üçü k motor n ö ronlarda hiperpolarizan Art-polarizasyon • s ü resi uzun, uyar lma frekans daha az (birim s ü rede uyar lma s kl ğ daha az) Sonu ç ; B ü y ü k motor ü nitelerin sinir aksonlar daha b ü y ü k ç apl , • daha ge ç uyar l r, daha fazla s kl kla uyar l r, K üçü k motor ü nitelerin sinir akson ç aplar daha k üçü k, ilk • uyar lan motor ü nitelerdir, daha az s kl kla uyar l rlar,01.2013 Nurcan Dursun 30 Vastus lateralis= h zl glikolitik Deltoid=yava ş oksidatif Wrestlers=g ü re ş ç iler Lifters= a ğ rl k ç al ş c lar01.2013 Nurcan Dursun 3101.2013 Nurcan Dursun 3201.2013 Nurcan Dursun 33 Kas liflerinin maksimal k salma h zlar n n kar ş l ş t rmas01.2013 Nurcan Dursun 34 Bir motor ü nitede ayn tip kas lifleri bulunur • Kas kitlesinde pek ç ok motor ü nite vard r • ama hepsi ayn tip de ğildir Kas kitlesindeki k üçü k motor/b ü y ü k motor • oran do ğu ş tan bellidir ama ki ş iden ki ş iye de ğ i ş ir SPORCU OLUNMAZ SPORCU • DO Ğ ULUR01.2013 Nurcan Dursun 35 Sporun kas lif tipine etkisi Tip II b ’ ler Tip IIa ’ lara de ği ş ebilir Tip I ’ ler de ği ş mez01.2013 Nurcan Dursun 36 Artm ş n ö rom ü sk ü ler aktivite D üşü k frekansl elektrikselstim ü lasyon (k üçü k motor ü nite akson ö zelli ği) Egzersiz- myotoni -a ş r y ü k Anaerobik glikolitik sistemi –oksidatif sisteme d ö n üş t ü r ü r Myotoni, kas lma sonras gev ş eme g üç l ü ğü Azalm ş n ö rom ü sk ü ler aktivite Y ü ksek frekansl ( büçük motor ünite akson özelliğ i) elektrikselstim ü lasyon Kullanmama atrofisi- denervasyon- mikrogravity Oksidatif sistemi---- Anaerobik glikolitik sisteme d ö n üş t ü r ü r –01.2013 Nurcan Dursun 37 Ya ş l l kta iskelet kas Kas kitle kayb • %50 ya ş ü zerinde kas kitle kayb artmaya • ba ş lar D ü zenli egzersiz kas g ü c ü n ü ve • dayan kl l ğ koruyabilir, Ama kas kayb n engelleyemez. •01.2013 Nurcan Dursun 38 Progeria’l hasta, 10 yaşnda