Fyziológia telesných cvičení (.pdf)

Fyziológia telesných cvičení

Organizácia
• 1h týždenne prednáška + 1h seminár – cvičenie –
povinné v zmysle študijného poriadku
• Časť cvičení v NŠC
• Teoretická príprava na cvičenia – prednáška,
samoštúdium
• Skriptá: Hamar, Lipková: Fyziológia telesných cvičení
Lipková: Praktiká

• Z praktických cvičení protokoly
• Probandi – dobrovoľníci (odev, obuv)
• Preverovanie vedomostí počas semestra:
ústne, písomne
• Záverečná previerka – test

Neúčasť na cvičení:
• 1. ospravedlniť sa a dohodnúť náhradu vopred
• 2. pred cvičením v termíne inej skupiny (so súhlasom
učiteľa)
• Na každé cvičenie je potrebné prísť pripravený!
Nepripravenému študentovi nebude účasť na
praktiku uznaná!

• Počas semestra využívať konzultačné hodiny
• Cvičenia môžu navštevovať len študenti, ktorí
úspešne absolvovali predmet Anatómia a Fyziológia
človeka (prerekvizity)
• Skúšky sa študent môže zúčastniť len po splnení
všetkých požiadaviek

Fyziológia telesných cvičení

Úvod
• Význam predmetu Fyziológia telesných
cvičení
• Ako odpovedá ľudské telo na vysoké
fyziologické požiadavky počas telesného
zaťaženia?
• Základ: Anatómia, Fyziológia človeka

Obsah
• Štruktúra a funkcia svalu
• Určovanie podielu svalových vláken
• Zisťovanie výkonu v aktívnej fáze
(odrazu) na výskokovom ergometri
• Získavanie energie pre svalovú prácu
• Anaeróbny a aeróbny spôsob
• Energetické substráty
• Maximálna spotreba kyslíka
• Praktické merania NŠC

Funkcia svalov
• zabezpečujú funkčnosť životne dôležitých
orgánov a ich sústav ako aj pohyb celého tela
• 3 typy svalových vlákien – priečne pruhované
(kostrové svalstvo), hladké svalstvo (vnútorných
orgánov) a srdcové svalstvo
• Jednotlivé typy rozlišujeme podľa miesta kde sa
nachádzajú, štruktúry a ich špecifickej funkcie.

Štruktúra kostrového svalstva

Svalové vlákno - samostatná svalová bunka
Myofibrila - bielkovinové vlákno,
predstavuje kontraktilnú zložku svalu
Sarkoméra - funkčná jednotka
ohraničená Z-líniami zložená z aktínu a myozínu
Sarkoléma - svalová membrána
Sarkoplazma - vútorné prostredie bunky
T-tubuly a sarkoplazmatické retikulum -
význam pri prenose podráždenia

Bielkoviny
tvoria štruktúru sarkoméru, zabezpečujú
kontrakciu, udržujú kontraktilné a regulačné
bielkoviny v správnom priestorovom
usporiadaní
titin, desmin, α-actinin, vinculin, talin,
dystrophin, nebulin,

Kontraktilný systém myofibríl je tvorený
kontraktilnými a regulačnými proteínmi
• Kontraktilné proteíny - aktín a myozín
myozín = hrubé filamenty
aktín = tenké filamenty
• Regulatčné proteíny - troponín
a tropomyozín.

• Pri kontrakcii sa tenké aktínové filamenty
teleskopicky zasúvajú medzi hrubšie myozínové
filamenty, pričom vytvárajú spojenie nazývané
„cross-bridges“ (priečne môstiky).
• Pohyblivé spojenie medzi myozínovou hlavičkou a
krčkom im umožňuje meniť uhol, ktorý navzájom
zvierajú
• Sarkoméra – sa zasúvaním aktínu medzi molekuly
myozínu skracuje (Z-línie sa navzájom k sebe
približujú) avšak jednotlivé filamenty sa
neskracujú, ale zasúvajú.

Celý proces je riadený pomocou
regulačných bielkovín troponínu a
tropomyozínu.
Energia petrebná pre svalovú
kontrakciu je uskladnená v zlúčenine
adenozíntrifosfátu (ATP) a je
produkovaná v mitochondriách.

• Svalové tkanivo nepracuje autonómne, jeho
funkcia je riadená nervovým systémom – svalová
kontrakcia je podmienená signálom, ktorý sa šíri
po motorickom neuróne z predných rohov miechy
• Akčný potenciál sa cez nervovosvalovú platničku
šíri z povrchu bunky ďalej do vnútra bunky k T
tubulom sarkoplazmatického retikula, ktoré
následne začne uvoľňovať ióny Ca.

• Vápnik uvoľnený z endoplazmatického retikula
do sarkoplazmy sa naviaže na troponín.
• Táto väzba Ca a troponínu spôsobí deformáciu
tropomyozínového vlákna, pri ktorej sú na aktíne
odhalené väzobné miesta pre spojenie aktínu s
myozínovou hlavičkou

• ATP – je naviazaná na myozínovú hlavičku
• Enzým adenozín trifosfatáza spôsobí rozpad ATP
na ADP a P
• Uhol medzi myozínovou hlavičkou a krčkom sa
mení (od 90 do 45 º)
• Myozín je pevne spojený s aktínom, preto pri
zmene uhlu dochádza k posunu aktínového vlákna
(zasúvaniu) - skracovanie sarkoméry

• maximálny uhol zovretia myozínovej hlavice a
krčku je 45º
• rozpojenie aktínu s myozínom si vyžaduje
energiu z ATP
• ATP zabezpečí odpojenie a znovu nabitie
myozínovích hlavíc, tak aby mohlo dôjsť k
ďalšej svalovej kontrakcii
• k skracovaniu dochádza pokiaľ pretrvávajú
nervové impulzy

Energetickou továrňou bunky – mitochondrie
oxidačné procesy spojené s tvorbou ATP
• Energia potrebná na resyntézu ATP je
získavaná štiepením kreatínfosfátu, cukrov,
tukov a bielkovín.
• Pri aeróbnom získavaní energie pre
resyntézu ATP sa spaľuje uhlík a vodík
substrátov, pričom sa uvoľňuje energia, CO 2
a voda.

Svalové vlákna
• Delenie – rýchle a pomalé (ST a FT)
• Motorická jednotka – súbor svalových
vlákien inervovaných jedným neurónom
• Jednotky s rýchlymi vláknami – viac
vlákien – vyššia sila
• Pomalé vlákna – vytrvalostné

Tvorba energie v kostrových
svaloch
• Termodynamické zákony
• Jednotlivé formy energie – vzájomne
premieňať – tvorba tepla - (60-70%)
• Zvyšok – svalová aktivita a iné bunkové
funkcie
• Získavanie energie – potrava (rastlinná a
živočíšna) - cukry, tuky a bielkoviny

• Rozkladom týchto zlúčením – energia pre
rozličné účely – rast, náprava poškodení,
aktívny transport a svalová práca
• Časť energie – na zasúvanie aktínových a
myozínových vlákien

• Energia z potravy – nie je priamym
zdrojom
• JEDINÝ PRIAMY –
BEZPROSTREDNÝ ZDROJ ENERGIE
-ATP

• ATP - nustále obnovovať
• Pripojenie fosfátového radikálu k ADP –
pričom sa do tejto väzby musí
akumulovať energia
• Energia pre resyntézu – aeróbne a
anaeróbne

Anaeróbna
resyntéza
ATP
• Zdroj energie – kreatínfosfát
(fosfokreatín) a cukry
• Štiepenie CP – najrýchlejší,
najpohotovejší spôsob
• Nie je produkcia laktátu
• Veľmi krátke a veľmi intenzívne aktivity

Anaeróbna
glykolýza
• Konečný produkt – soľ k. mliečnej – laktát
• Anaeróbny laktátový spôsob
• V porovnaní s aeróbnou glykolýzou –
rýchlejšia, energeticky menej efektívna -
• (2 molekuly ATP voči 38 mol ATP)
• Nevýhoda – produkcia laktátu – okysľuje
vnútorné prostredie bunky - zhoršenie
podmienok pre enzýmy

• Získavanie energie pri anaeróbnej glykolýze
– substrátová fosforylácia
• Pri aeróbnom spôsobe – oxidačná
fosforylácia

Aeróbny
systém resyntézy
ATP
• - hlavný spôsob produkcie energie počas
vytrvalostného zaťaženia
• - štiepenie cukrov, tukov, (bielkovín)
• - oxidatívna tvorba ATP – v mitochondriách
• - v porovnaní s anaeróbnym spôsobom –
aeróbny systém poskytuje nepomerne viac
energie

• Organizmus je nútený uvoľňovať energiu
anaeróbnym spôsobom v týchto situáciách:
• a) príliš vysoká intenzita zaťaženia –
prekračuje schopnosť organizmu kryť nároky
aeróbne
• b) náhly začiatok

Anaeróbny spôsob získavania energie je
síce menej efektívny, ale je pohotovejší
ako aeróbny

Tvorba ATP
• Všetky substráty – cukry, tuky, bielkoviny a
premenia na acetylkoenzým A (acetylCoA)
• Acetylkoenzým A - oxidácia v Krebsovom cykle -
CO 2 a H 2 O ( z oxidačných = dehydrogenačných
reakcií uvoľnený H 2 →H 2 O)

Tieto reakcie sú katalyzované enzýmami
a koenzýmami (minerály a vitamíny)
nikotinamidadeníndinukleotid – NAD
and FAD - flavinadeníndinucleotid).
Ich redukované formy – naviazaním vodíka

NADH a FADH 2 - prenos elektrónov na O 2
- elektrón transportný reťazec
Energia vyprodukovaná transportom
elektrónov – využitie na tvorbu ATP
oxidatívnou fosforyláciou

Elektrón transportný reťazec
- v mitochondrii – vnútorná membrána
- pozostáva z komplexu enzýmov – katalýza
transport elektrónov z redukovaných
koenzýmov na kyslík
-súčasťou je aj Koenzým Q (ubichinon)
a cytochróm c.

• Energia, ktorá vznikne pri transporte elektrónov –
na vypudenie protónov do medzimembránového
priestoru - protónový gradient (elektrický a
chemický)
• Vybitím gradientu – energia na vytvorenie ATP z
ADP (za účast ATP-ázy)

Aeróbny energetický
metabolizmus
• Vysoko účinný
• Vysoká kapacita
• Funguje bez potenciálne
škodlivých splodín
• Univerzálny (ako substrát môžu
slúžiť cukry, tuky, bielkoviny)
• Uprednostňovaný zdroj energie
(anaeróbne procesy sa aktivujú iba
ak nie sú aeróbne procesy
schopné poskytnúť potrebnú
energiu)

Oxidácia cukrov a tukov
Tuky
• energeticky bohatší substrát ako cukry
• sú náročnejšie na kyslík
• Väčšie množstvo energie využitím 1l kyslíka
získame z cukrov ako z tukov
• Dodávka kyslíka závisí od kyslíkového
transportného systému
Cukry
• Kvalitnejšie palivo
• Menej náročné na kyslík
• Využíva sa ako palivo pri aktivitách vyššej
intenzity

Cukry a tuky ako zdroj energie
• Tuky
• dobrá zásobná látka (veľa energie na gram) -
veľké zásoby energie
• menej kvalitné palivo
• Cukry
• nevhodná zásobná látka (málo energie na
gram) - malé zásoby energie
• kvalitnejšie palivo

Glukóza
ako zdroj energie
C 6 H 12 0 6 + 6 O 2 = 6 C0 2 + 6 H 2 0 + energia
Energetická hodnota
(energia z gramu látky) = 3,7 kcal/g
Energetický ekvivalent
(energia pri spotrebovaní litra O 2 ) = 4,98 kcal/l

Tuky ako zdroj energie
C 16 H 32 0 2 + 23 O 2 = 16 C0 2 + 16 H 2 0 + energia
Energetická hodnota
(energia z gramu látky) = 9,3 kcal/g
Energetický ekvivalent
(energia pri spotrebovaní litra O 2 ) = 4,65 kcal/l

Cukry a tuky ako zdroj
energie
Cukry
Tuky
Energetická hodnota
(energia z 1 g látky) 3,7 9,0 kcal
Energetický ekvivalent
(energia pri
spotrebovaní litra O 2 5,0 4,7 kcal

Respiračný kvocient
• Energetický výdaj určujeme pomocou
respiračného kvocientu - pomer vydychovaného
CO 2 a vdychovaného O 2 – nepriama metóda
• Priama metóda - pomocou kalorimetrov
RQ = VCO2/ VO2
Cukry - 1
Tuky - 0,7

Respiračný kvocient
Cukry
C 6 H 12 0 6 + 6 O 2 = 6 C0 2 + 6 H 2 0 + energia
CO 2
R = ------ = 1
O 2
Tuky
C 16 H 32 0 2 + 23 O 2 = 16 C0 2 + 16 H 2 0 + energia
CO 2
R = ------ = 0,69
O 2

Energetický ekvivalent a
respiračný kvocient

Zdroje energie v pracujúcom
svale

Oxidácia bielkovín
• - aminokyseliny obsahujú N
- za normálnych okolností prispievajú
málo k produkcii energie

Maximálna spotreba kyslíka
ka
• VO 2 max - maximálne množstvo kyslíka, ktoré
je organizmus schopný prijať a využiť (pri
práci veľkými svalovými skupinami)
• Maximálny príjem kyslíka – aeróbna kapacita
– odráža fyzickú zdatnosť jednotlivca
• Vyjadrenie v absolútnych hodnotách - v litroch
za minútu (l/min) a relatívnych hodnotách v
mililitroch na kg hmotnosti za minútu
(ml/kg/min)

• Fickova rovnica
• VO 2 max = Q (CaO2 − CvO2)
• Q - minútový objem srdca
• CaO2 – obsah kyslíka v arteriálnej krvi
• CvO2 - obsah kyslíka vo venóznej krvi
• Artério-venózna diferencia kyslíka

Meranie
VO 2 max
• Presné stanovenie vyžaduje podrobiť meranú
osobu fyzikálnej aktivite - (intenzita a trvanie) –
plne zaťaženie aeróbneho sytému – stupňovaný
test na ergometri
• Intenzita – progresívne zvyšovanie – meranie
ventilačných parametrov (VE, O 2 , CO 2 )
• VȮ 2 max je dosiahnuté – spotreba kyslíka nestúpa
napriek zvyšovaniu intenzity zaťaženia

priemerný mladý netrénovaný muž -3,5 l/min
45 ml/min/kg
priemerná mladá netrénovaná žena – 2,0 l/min
38 ml/min/kg
- východiskové hodnoty sa môžu zvýšiť
tréningom o 20%
- vekom zníženie
Stupeň trénovateľnosti – veľká interindividuálna
variabilita

• Vek dosiahnutia max hodnôt spotreby
kyslíka:
• Absolútne hodnoty: 20-30
• Relatívne hodnoty: 10-20

• cyklistika, veslovanie, bežecké lyžovanie, vytrvalostný beh
– športovci na svetovej úrovni – hodnoty nad 80 ml/kg/min
• - zriedka prekračujú 90 ml/kg/min u mužov a 70ml/kg/min
u žien
• Le Mond – víťaz Tour de France - VO 2 max 92,5
ml/kg/min
• Dahlie – bežec na lyžiach - 96 ml/kg/min
• Ruská bežkyňa na lyžiach – 77 ml/kg/min
• Osoby s nízkou zdatnosťou – pod 20 ml/kg/min

• Vyjadrenie hodnoty VO 2 max – absolútne –
relatívne hodnoty – somatotyp
• Svetoví veslári – robustné somatotypy (viac
ako 6 l/min (viac ako 8 l/min)
• Vytrvalostní bežci - aktivity , pri ktorých
treba hmotnosť niesť- vyjadrenie v relatív.
hodnotách
• Dostihové kone -180 ml/min/kg
• Sibírske pretekárske psy - 240 ml/min/kg

Faktory ovplyvňuj
ujúce spotrebu
• Ventilácia
kyslíka
ka
• Alveolo-kapilárna difúzia
• Výkonnosť srdca – limitujúci faktor!
• Transport - hemoglobín
• Extrakcia kyslíka svalmi - limitujúci
faktor!

Zisťovanie spotreby kyslíka
ka
• 1. meranie objemu – minútová ventilácia (minútový
dýchací objem)
• 2. STPD - prepočet na štandardné hodnoty
• T = 0ºC
• P = 760 torr
• Vlhkosť = 0%
• 3. analýza vzduchu – rozdiel medzi obsahom kyslíka
vo vdychovanom a vydychovanom vzduchu
• (rozdiel medzi obsahom oxidu uhličitého vo
vydychovanom a vdychovanom a vzduchu)

• Príklad výpočtu:
• Vydychovaný vzduch: 18% O 2
• Vdychovaný vzduch: ?
• Minútová ventilácia: 100 l (STPD)
• Spotreba O 2 : ?

V
VO 2
• VCO 2
• RQ = VCO 2 / VO 2
• VE O 2 = V/O 2

Kritéri
riá maxima
• 1. HR (max hodnota – vzhľadom k veku)
• 2. La v krvi – 7 mmol/l
• 3. RQ > 1,15 (dráždenie dýchacieho
centra laktátom, z pufrovania)
• 4. VE > 35
• VȮ 2 max je dosiahnuté – spotreba
kyslíka nestúpa napriek zvyšovaniu
intenzity zaťaženia

Výpočet výdaja energie
• Nepriama kalorimetria – meranie
dýchacích plynov-
• VO 2 , VCO 2
• RQ = VCO 2 /VO 2
• Cukry - 1
• Tuky – 0,7
• Zistenie zmesi látok, ktoré sa oxidujú

Anaerobný (laktátový) tový) prah
• zvyšovanie intenzity zaťaženia (nad 50%
VO2 max) vyšší podiel rýchlych svalových
vlákien = narastá produkcia laktátu

„Lactate shuttle“
(laktátový člnok)
Laktát produkovaný svalmi
je odvádzaný krvou a
uprednostňovaný ako
energetický substrát vo
svaloch pracujúcich nižšou
intenzitou (pomalé vlákna), v
srdcovom svale a v pečeni
na glukoneogenézu
(resyntézu glykogénu)

Anaeróbny prah
• Charakterizuje ho: najvyššia intenzita
zaťaženia pri ktorej sa ešte zachováva
dynamická rovnováha medzi tvorbou a
odbúravaním laktátu
Všeobecne platná hodnota - 4 mmol La/l

• netrénovaní – pri AP využíva 50-60% VO 2 max
špičkoví vytrvalci – až 70-80% VO 2 max
• jedinci, ktorí dosahujú AP pri vyššom % VO 2 max
– predpoklady pre lepší vytrvalostný výkon

Určovanie anaeróbneho prahu
• odberom krvi
• z ventilačných parametrov
• Francesco Conconi – taliansky biochemik
vypracoval v spolupráci s trénermi
talianskych vytrvalcov test, pri ktorom nie je
nutný odber krvi
• rýchlosť (PF) pri anaeróbnom prahu - úroveň
trénovanosti či účinok tréningu na rozvoj
vytrvalosti
Conconiho test

Predel medzi doposiaľ prevažne oxidatívnym
energetickým krytím a nástupom prudkého
exponenciálneho zvýšenia anaeróbneho
krytia súvisí tiež so zmenami srdcovej
frekvencie

• Počas telesného zaťaženia nízkej intenzity ,
získava telo energiu výlučne za prístupu
kyslíka – aeróbne
• Zvýšením intenzity zaťaženia je potrebné
zvýšiť dodávku kyslíka do svalov, čím sa
následne musí zvýšiť aj minútový objem
(SVxSF)

• Pri aeróbnom krytí (120 – 170 pulzov/min)
existuje lineárny vzťah medzi intenzitou
zaťaženia a srdcovou frekvenciou
• Pri zapojení rýchlych svalových vláken
(vyšší prah dráždivosti) je časť energie
získavaná anaeróbne

SV x PF
Minútový objem krvi
Arteriovenózna diferencia
VO 2 = Q. (CaO 2 –CvO 2 )
Zvýšením kyslosti prostredia v pracujúcich svaloch sa
zlepšuje rezorbcia kyslíka svalmi, čo má za následok
spomalenie nárastu SF

• Táto zmena sa prejaví deflexiou priamky,
resp. krivky znázorňujúcej SF pri zvyšujúcej
sa intenzite zaťaženia.
• V bode deflexie sa nachádza AP – pri ktorom
je produkcia a odbúravanie laktátu v
rovnováhe

Conconiho test

Conconiho test

Hodnotenie telesnej zdatnosti
• Rekreační športovci:
AP pri 10 km/h veľmi slabé
AP pri 12 km/h priemer
AP pri 14 km/h dobrý
• Svetová atletická špička vo
vytrvalostných disciplínach dosahuje
AP pri rýchlosti vyššej ako 20 km/h.

Anaerobic (Lactate)
threshold
• - the point – blood lactate begins to
rapidly accumulate (during exercise of
increasing intensity
• - represents a significant shift toward
anaerobic glycolysis
• Increasing in muscle production –
removal from the blood
• Arbitrary value - 4 mmol La/l

untrained – LT 50-60% VO2 max
elite endurance athletes – 70-80%
Individuals with higher LT (% of VO2
max) – best endurance performance

Estimating of AT
In cooperation with famous Italian
endurance trainers (Lenzi etc.) the
Italian biochemist Francesco Conconi
succeeded in developing a simple, not
blood-based test, which may give an
indication of an athlete’s condition or
state of training.

The transition from aerobic to anaerobic
energy conversion is taking place at the
so-called anaerobic threshold. This
anaerobic threshold coincides with the
transition point of the heart rate.

• During a small physical load and a low level of
intensity the body will obtain its energy almost
exclusively from the aerobic metabolism
• After intensifying the load the muscle will
consume more oxygen and the heart will have
to work harder. Consequently, the heart rate
will have to increase

• In the aerobic mode, in the range of heart rates of
about 120 – 170 BPM (beats per minute), a linear
relation exists between load (work intensity) and
heart rate
• At increased levels of intensity oxygen supply
becomes insufficient and the required energy will
have to be produced by the muscle without oxygen
(anaerobic)

• VO2 = Q. (CaO2 – CvO2)
• SV x HR
• the blood supply to the muscle and the
accompanying heart rate will increase at
a lower degree

• a change will occur in the proportionality
between work level and heart rate - the
curve will show a deviation from the
straight line
• LT - at the level of work intensity each
time the production and the consumption
of lactic acid are in balance

Conconi´s test
•

Conconi´s test

• In the recreational category a running
velocity of 10 km/hr at the anaerobic
threshold is characterized as being poor,
12 km/hr is average and 14 km/hr is
splendid.
• world-class long-distance runners showed
threshold velocities more than 20 km/hr.

Factors of success in
endurance activities
• High VO2 max value
• High LT
• High economy of effort (low VO2 value
for the same rate of work)
• High percentage of ST muscle fibers

• ZAČIATOK

Kardiovaskulárny rny systém
srdce
cievy
krv
Úloha –
• 1. dodávka (kyslík a živiny)
• 2. odstraňovanie (CO 2 , odpadové produkty
metabolizmu)
• 3. transport (hormóny)
• 4. udržiavanie (teplota, pH)
• 5. prevencia (dehydratácie, infekcie)

• MV = SV x SF
• Športové srdce
• Hypertrofia
• Dilatácia

Srdcová frekvencia
SF – odráža množstvo práce – na pokrytie zvyšujúcich
sa nárokov pri pohybovej aktivite (PA)
Pokojová SF – 28 – 40
60 – 80
(viac ako 100)
SF – zvyšovanie aj pred začatím – sympatikový NS -
anticipácia
SF počas zaťaženia – zvyšovanie
SF po zaťažení

• SF max
• Určovanie založené na vekovej závislosti -
(priemerná hodnota) = 220 – vek
• Individuálne hodnoty značne varírujú
• PF v rovnovážnom stave – prediktor
účinnosti srdcovociev. systému (testy –
posudzovanie telesnej zdatnosti)

MV = SV x SF
• Pokoj:
• Netrénovaný : 70 x 70 = 5000
• Trénovaný: 100 x 50 = 5000
• Maximálne zaťaženie:
• Netrénovaný: 100 x 200 = 20 000
• Trénovaný: 200 x 200 = 40 000

Kardiovaskulárna rna odpoveď na
cvičenie
• Systolický tlak krvi sa so zvyšovaním
intenzity zvyšuje
• Diastolický - môže ostať rovnaký alebo
aj poklesnúť – vasodilatácia
• a-v O 2 diferencia – zlepšenie extrakcie
kyslíka
• Tok krvi ku svalom – dramatické
zvýšenie

Zmeny v krvi počas cvičenia
• 1. a-v dif sa zvyšuje
• 2. objem plazmy sa znižuje (zvýšený
osmotický tlak vo svaloch – produkty
metabolizmu, potenie)
• 3. pH krvi – zníženie (zvýšenie kyslosti
• (z 7,4 – to 7,0 a menej)

•
Adaptácia

• 1) Zvýšenie venózneho návratu- trénované
osoby majú zlepšený – zvýšenie EDV
• 2) Zvýšenie kapacity komôr na natiahnutie –
silnejšia kontrakcia (Frank-Starlingov
mechanizmus)

SF
V pokoji – značne poklesne
(bradykardia)
Pri submaximálnom zaťažení - pokles
Maximálna SF – nezmenená (mierny
pokles)

Minútový objem
- Na max úrovni – značne stúpne –
následok podstatného zvýšenia max SV

Prietok krvi
Zvýšenie prítoku krvi do pracujúcich
svalov – jeden z najvýznamnejších
faktorov – pre zvýšenie vytrvalostnej
kapacity a výkonnosti

Tlak krvi
• Pokojová hodnota – vplyvom
vytrvalostných cvičení zníženie hodnôt
(hypertenzia)
• TK pri submaximálnom alebo
maximálnm cvičení – malý alebo žiaden
efekt

Objem krvi
Zvýšenie MV – zo zvýš. objemu plazmy
1. Cvičenie – zvýšené uvoľňovanie ADH a
aldosteronu (zadržiavanie vody
obličkami)
2. Cvičenie – zvýšenie – plazmatických
proteínov (albumín) – vyšší osmotický
tlak – viac tekutiny je zadržiavané v
krvi

Praktické cvičenie
W 170 - Výkon pri pulzovej frekvencii
170

• Testy na posúdenie telesnej zdatnosti
väčšieho počtu osôb – podstata - meranie
zmien PF pri zaťažení (po zaťažení)
• W 170 – individ. výkon – PF = 170
• PF -170/min - rovnováha medzi nárokmi
a možnosťami –
• udržiavanie optimálnehio srdcového
objemu

• Porovnávanie s hodnotami príslušnými
pre daný vek
• W – pri 150, 130 pulzoch

• Úloha: Zistiť hodnotu W 170 pri
stupňovanej intenzite zaťaženia na
bicyklovom ergometri
• Východisková hodnota: 1,5 W/kg
• Trvanie stupňa: 5 min
• Zvyšovanie: o 30 W

• Hodnoty PF na konci každého stupňa – graf –
odčítať výkon pri PF 170.
• Porovnanie s hodnotami príslušnej športovej
špecializácie
• PROTOKOL: Graf závislosti pulzovej
frekvencie od intenzity zaťaženia s vyznačením
výkonu pri PF170
• Prepočet na relatívne hodnoty - porovnanie

Cvičenie – zvýšené

• KONIEC

Red blood cells
• Small increase
• With large increase in plasma volume –
facilitate the delivery of oxygen

Respiratory system during
exercise
• Oxygen is transported – bound to
hemoglobin
• Increased temperature and decreased pH
– affect the oxygen dissociation curve
(more oxygen is unloaded)

Pulmonary ventilation
• - increases during exercise – in direct
proportion to needs-up to ventilatory
breakpoint
• Noninvasive estimating of LT (AT)
• PV= Tidal volume (TV) x rate of
respiration (RR)
• Maximal values – 100 – 200l/min

Respiratory adaptation
• TV – unchanged at rest and submaximal
Incresed in maximal exertion
• RR – stady at rest
decreased slightly at submaximal
increased considerably at maximal
• Combined effect – increase in pulmonary
ventilation during maximal effort
• a – v O2dif – increases – increased oxygen
extraction

RER – decrease at submaximal (free fatty
acids)
- increases at maximal
VO2 max increases substantially

• Tab. 296
• Tab. 300

Homeothermy
• Humans, like all mammals, are homeotherms
• We have a homeostatic or balance seeking
temperature regulation system
• Poikilotherms, like fish and frogs, have their
body temperatures dictated by the
environment. When it is cold, they are sluggish,
when it is warm they become more active

Homeothermic animals (like humans)
maintain body temperature within a very
narrow range. This feat is achieved by
physiological mechanisms adjusting
therate of heat exchange with the
environment, even in the face of very
large changes in environmental
conditions.

At the extremes of exposure,
thermoregulation is insufficient to
maintain body temperature and hypo- or
hyper-thermia result.

Humans have been able to adapt to a
great diversity of climates, including hot
humid and hot arid. High temperatures
pose serious stresses for the human body,
placing it in great danger of injury or
even death. In order to deal with these
climatic conditions, humans have
developed physiologic and cultural modes
of adaptation.

• The human body regulates temperature
by keeping a tight balance between heat
gain and heat loss.
• Your temperature regulation system is
more analogous to the operation of a
home furnace

• Humans regulate heat generation and preservation to
maintain internal body temperature or core
temperature. Normal core temperature at rest varies
between 36.5 and 37.5 °Celsius (°C),
• Core temperature is regulated by the hypothalamus
(in the brain), which is often called the body’s
thermostat.
• The hypothalamus responds to various temperature
receptors located throughout the body and makes
physiological adjustments to maintain a constant core
temperature.

The body is constantly producing heat and then
dispersing it through various processes.
Heat can be lost through the processes of
• conduction,
• convection,
• radiation
• evaporation

Processes of heat loss
CONDUCTION
is the process of losing heat through physical
contact with another object or body.
Conduction refers to the transfer of heat by
direct contact, molecule to molecule.
Proportional to surface area, temperature
differential, and density of surrounding
medium (air vs. water) For example – ...

CONVECTION
is the process of losing heat through the
movement of air or water molecules across the
skin. Example -...
The amount of heat loss from convection is
dependent upon the airflow or in aquatic
exercise, the water flow over the skin.
Convection involves the movement of molecules
from warm to cool areas.Proportional to
temperature gradient and air flow

RADIATION
- is a form of heat loss through infrared rays. This
involves the transfer of heat from one object to another,
with no physical contact involved.
• Direction and rate is a function of the temperature
differential between the body and surrounding objects
• Greater surface area yields higher radiation. For
example -...

EVAPORATION
- is the process of losing heat through the conversion of water to
gas (evaporation of sweat). Evaporation of sweat from the skin
reduces heat by 0.58 kcal/ml Evaporation rate is proportional to
surface area, temperature gradient
Inversely proportional to humidity. Water vapor in expired air
also cools the body
The primary heat loss process in aquatic exercise is convection

The skin assists in homeostasis
- the inner body temperature remains more or less
constant.
• vasodilation,
• vasoconstriction
• and sweating
are the primary modes by which humans attempt to
lose excess body heat.
The effectiveness of these methods is influenced by the
character of the climate and the degree to which the
individual is acclimatized.

hot conditions
• Sweat glands under the skin secrete sweat - fluid
containing mostly water with some dissolved ions
including - travels up the sweat duct, through the sweat
pore and onto the surface of the skin.
• This causes heat loss by evaporation; however, a lot of
essential water is lost.
• Arterioles - carrying blood to the superficial capillaries
under the surface of the skin - can dilate so that more
heat is carried by the blood and is lost to the air
increases heat loss by radiation and conduction. This is
called vasodilation

cold conditions
• Sweat stops being produced.
• Arterioles - carrying blood to superficial capillaries
under the surface of the skin can constrict - so that less
heat is carried by the blood and lost to the
surroundings - vasoconstriction.
• In extremely cold conditions excessive vasoconstriction
leads to numbness and frostbite.
• Muscles can also receive messages from the thermoregulatory
centre of the brain (the hypothalamus) to
cause shivering. This increases heat production

Thermoregulation

• Humans are the most prolific sweaters in the entire
animal kingdom
• Sweating is accomplished through specialized eccrine
sweat glands
• These glands are found in the dermis and epidermis,
distributed all over the body, except for the margins of
the limbs, sex organs, and ear drums. They average
between 150 and 340 glands per square centimeter of
skin for a total of between 2,000,000 and 5,000,000 The
sweat glands are innervated by the sympathetic
nervous system

• When a rise in core temperature is detected by
the hypothalamus, impulses to the sympathetic
system cause an increase in sweat output
• The sweat gland consists of a deep coiled
portion and a duct that opens on the skin.
• The duct aids in the resorption of electrolytes,
mainly sodium and chloride, in the sweat so
that the fluid discharged onto the skin has had
the electrolyte concentration reduced by a
factor of about 20

Heat Stress
• The sympathetic nervous system directs the
body’s attempts to regulate temperature by
rerouting circulation and sweating
• Red skin indicates vasodilation and the pooling
of blood near the surface for release of heat
• Sweating causes evaporative cooling
• The individual reduces heat stress by lowering
physical activity levels, scheduling work during
cool times of the day, wearing less clothes,
using fans and air conditioning

• Exercise presents a special case of
thermoregulation in humans because
heat production can increase many fold
during strenuous activity. If this activity
is undertaken in conditions that limit
heat loss (high ambient or radiation
temperature, and/or high humidity)
hyperthermia and heat stroke can
develop.

• Hyperthermia is known to cause fatigue
and so exercise performance is directly
related to thermoregulatory ability. The
mechanisms that improve
thermoregulatory ability offer a means to
improve performance.

• During all types of exercise the body’s ability to
thermoregulate is challenged. Heat is produced
as a by-product of metabolism
• The human body is only 25% efficient,
therefore you lose approximately 75% of
energy as heat. During exercise, heat is
produced mainly from working muscle
contractions and core temperature can go
above 40 °C

• Radiation consists of infra-red emanations
• Direction and rate is a function of the
temperature differential between the body
and surrounding objects
• Greater surface area yields higher radiation

• Conduction refers to the transfer of heat by
direct contact, molecule to molecule.
Proportional to surface area, temperature
differential, and density of surrounding
medium (air vs. water

• Convection involves the movement of
molecules from warm to cool
areas.Proportional to temperature gradient
and air flow

• Evaporation of sweat from the skin reduces
heat by 0.58 kcal/ml Evaporation rate is
proportional to surface area, temperature
gradientInversely proportional to
humidityWater vapor in expired air also
cools the body

• Heat Transfer by Circulation
• The peripheral circulation relies on beds of capillaries that
transfer blood between the arterial and venous systems
• These arteriovenous anastomoses can change the rate of
blood flow from internal organs to the periphery by as
much as 30%
• Vasoconstriction (reducing the diameter of the capillaries)
reduces the blood flow from the core to the periphery
• Vasodilation (increasing the diameter) increases the flow

• Factors Affecting Thermal Acclimation
• Age
• Both infants and elderly have lessened ability to
acclimatize to heat or cold
• Body size and shape
• The surface area to weight ratio will affect the level of
acclimatization attainable
• Body composition
• Subcutaneous adipose deposits insulate the core and make
it more difficult to dissipate heat in hot or easier to retain
heat in the cold

• Cold Stress
• The body attempts to increase and conserve body
heat by rerouting circulation and shivering
• Vasoconstriction causes the blood to pool
internally to conserve organ heat
• Shivering causes the temperature to increase due
to muscular activity
• Individuals respond to cold stress by increasing
muscular activity, wearing more clothes, or
heating their living

Skeletal muscle and
exercise
• Muscle contraction - is initiated by an electrical impulse
originating in the brain
• The motor neuron branches into many terminals
• Each terminal innervates a specific muscle fiber
• A motor unit - a single alpha motor neuron and all the muscle
fibers it activates
• The motor unit is the brain’s smallest functional unit of force
development control
• All of the fibers in one motor unit are activated by a single motor
nerve.

The Motor Unit
• the average motor neuron - stimulates about 600 muscle fibers
• large muscles may have as many as 2000 fibers per motor unit, while the
tiny eye muscles may have only 10 or so fibers per motor unit.
• The size of a motor unit varies considerably according to the muscle’s
function.
• Muscles with high force demands but low fine control demands (like a
quadriceps muscle) are organized into larger motor units.
• Muscles controlling high precision movements like those required in the
fingers or the eyes are organized into smaller motor units.

Regulation of Muscular Force
• - two control mechanisms to regulate the force a single muscle produces
• RECRUITMENT
• RATE CODING
• Motor units are recruited according to the size principle
• Smaller motor units - a small motor neuron and a low threshold for
activation - are recruited first
• As more force is demanded - larger motor units are recruited
• When requirements for force are low, but control demands are high
(writing, playing the piano) the ability to recruit only a few muscle fibers
gives the possibility of fine control.

• the smaller motor units are generally
slow units, while the larger motor units
are composed of fast twitch fibers
• The two fiber types differ in the time it
takes for the fiber to fully contract, or
reach peak contractile tension.
• - a big difference in the rate of both force
development, and relaxation.

Skeletal Muscle Fiber Type
and Contractile Velocity

• Most skeletal muscles – both ST and FT fibres
• The proportion of ST and FT fibres in an
individual arm and leg muscles – similar
• ST – high aerobic endurance – well suited to
low intensity endurance activities
• FT – better for anaerobic activities (FTa, FT b)

• World champions in marathon – 93-99%
ST
• World- class sprinters – 25% ST

• RATE CODING –
• the force generated by a motor unit
increases with increasing firing
frequency
• If an action potential reaches a muscle
fiber before it has completely relaxed
from a previous impulse, then force
summation will occur

Types of muscle action
• Static- isometric
• Concentric
• Eccentric
• Speed of action – force produced
• concentric a. – maximal force with slow
contraction
• eccentric a. – faster movements – more
force production

Eccentric
action
• A muscle action in
which a muscle
exerts a force while
lengthening.
• Such actions are used
to resist external
forces, such as
gravity.
• They also occur
during the
deceleration phases
of locomotion.

Concetric action
• A form of muscle action which occurs
when a muscle develops sufficient tension
to overcome a resistance, so that the
muscle shortens and moves a body part.

Static
action
Isometric
action
• A muscle action in
which tension
increases, but the joint
angle remains
unchanged and no
external mechanical
work is done.

Adaptability
• is a fundamental characteristic of skeletal
muscle (and the body in general).
• cells will adapt in a manner that tends to
minimize any movement away from
homeostasis, or resting conditions.
• Responses - the acute changes that occur in a
system, organ, or cell during exercise
• Adaptations - the long-term changes that occur
as a result of repeated bouts of exercise

Neuromuscular adaptation to
resistance training
• STRENGTH – maximal force – can
generate
• POWER – the explosive aspect of the
strength
• P = F x d / time = F x v
• - is the functional application of both
strength and speed
• ENDURANCE – the ability – to sustain
repeated muscle actions

• Neural mechanisms
• Recruitment of more motor units to act
synchronously
• Hypertrophy – reflects structural
changes – increase in the size of
individual muscle

• Initial gains in strength associated with a
weight training program are due to
improved recruitment, not muscle
hypertrophy.

Výskokový ergometer
FiTRO Jumper
• PC systém na určovanie
anaeróbnych alaktátových
schopností (výkonu v aktívnej
fáze -odrazu).
• Pozostáva z kontaktnej
platne, interfejsu a
špeciálneho programu

Princípy
Zariadenie meria dobu kontaktu (t c ) a dobu letu (t f)
presnosťou 1ms počas série výskokov a vypočítava
základné biomechanické parametre:
- výšku výskoku
- priemernú rýchlosť
- zrýchlenie
- výkon v aktívnej fáze (odrazu) - P akt
- celkový výkon

Využitie
• Funkčné skúšky, motorické učenie,
vyhľadávanie talentov, kontrola účinnosti
tréningu.
• Druhy športov: basketbal, volejbal, futbal,
tenis, ľahká atletika, skoky na lyžiach,
krasokorčuľovanie, gymnastika, atď.
• na zisťovanie explozívnej sily a vytrvalosti v
sile dolných končatín
• zisťovanie distribúcie rýchlych vlákien

Cvičenie
č.1
• Cieľ:
• 1. Zistiť hodnoty P akt v skupine študentov
• 2. Porovnať výsledky s populačnými
normami – percentily – pásma
• Určiť podiel rýchlych vlákien na základe
P akt z nomogramu

Protokol - cvičenie
č.1
Meno t c t f P akt % FT

Nadmorská výška a
fyzická výkonnosť

• Fyzikálne podmienky vonkajšieho
prostredia – často odlišné
• Vysoká nadmorská výška – znížený
tlak
• Pod hladinou vody – vysoký tlak
• Vesmír – znížená gravitácia

• Preteky vo vysokej
nadmorskej výške –
negatívne
ovplyvnenie
výkonnosti??
• Bob Beamon a Lee
Evans
• OH 1968 Mexico
City (2240m)

So stúpaj
pajúcou nadmorskou
výškou
↓klesá:
• 1. barometrický
tlak
• 2. teplota
• 3. vlhkosť
• 4. hustota
• 5. gravitačná sila
↑stúpa:
1. intenzita
slnečného
žiarenia
2. rýchlosť vetra

Teplota a vlhkosť
• Každých 150 m –
pokles o 1 º C
• Kombinácia s
vysokou rýchlosťou
vetra – hypotermia a
omrzliny
• Studený vzduch –
suchý – dehydratácia
– vyparovanie potu i
straty respiráciou

Slnečné žiarenie
• kratšia cesta
slnečných lúčov cez
atmosféru
• menej slnečných
lúčov absorbovaných
v atmosfére
suchý vzduch menej
absorbuje
znásobenie odrazom zo
snehu

Dôsledky
Pozitívne:
skokani,
vrhači,
šprintéri
Negatívne –
zhoršenie
výkonov –
vytrvalci

zníženie barometrického tlaku -
zníženie parciálneho tlaku kyslíka!!
• LIMITUJE PĽÚCNU DIFÚZIU
A TRANSPORT O2 - HYPOXIA

História:
Hypobarické podmienky
400 rokov BC
• 17. st. – Toricelli
Pascal
• 18. st. Lavoisier
• 19. st. Bert
• 20. st. 1968 OH
Mexico City
(nad 1500m)

Atmosferický ý tlak vo výške
• Vzduch má tiaž
• Barometrický tlak – kolísanie
• % zloženie
• Zmeny v parciálnom tlaku kyslíka
významne ovplyvňujú TLAKOVÝ
GRADIENT medzi krvou a tkanivami

Fyziologická odpoveď
Respiračný a kardiovaskulárny
systém

• Adekvátna dodávka kyslíka
• Ventilácia – respiračná alkalóza – bikarbonáty
• Transport O 2 - saturácia Hb (6%redukcia)
• Výmena plynov – krv- sval (parciálny tlak
kyslíka)
• 104 torr - 40 torr (0 m)
• 60 - 40 (2400 m)
• Pokles tlakového gradientu (70% redukcia)

V O 2 max
• So stúpajúcou výškou klesá
• Nad 1600 m – 11% /1000 m

Kardiovaskulárna rna odpoveď
• Objem krvi – dehydratácia – pokles
objemu plazmy → relatívne zvýšenie
počtu Ery na daný minútový objem krvi
• Zvýšenie objemu
• Zvýšenie počtu Ery
• → zvýšenie celkového objemu krvi –
parciálna kompenzácia nižšieho PO 2

Minútový objem krvi
• Q = SV x HR
• Redukovaný objem plazmy – redukovaný
SV
• Zlepšenie extrakcie
• Maximálne zaťaženie - ↓ SVmax
• ↓ HRmax (znížená
odpoveď na aktiváciu
sympatika)

• ↓ Q + ↓ difúzneho gradientu z krvi do
svalov →↓ VO 2 max (aeróbna výkonnosť)
• HYPOBARICKÉ PODMIENKY
VÝZNAMNE LIMITUJÚ DODÁVKU
KYSLÍKA – REDUKUJÚ KAPACITU
PRE VYSOKO INTENZÍVNE
AERÓBNE AKTIVITY

Výkonnosť vo vysokej
nadmorskej výške
Vytrvalostné
aktivity – značné
požiadavky na
dodávku O 2 a
aeróbny systém –
najviac
ovplyvnené
hypobarickými
podmienkami
Jedinci s vyšším VO2 max-
(Messner)

• Anaeróbne kryté
aktivity – menej ako
1 min
• menší odpor (šprint,
skok do diaľky)
• + nižšia gravitácia
(vrhy)

Aklimatizácia
• Postupné prispôsobenie nižšiemu PO2
• Nikdy úplná kompenzácia hypoxie

Krv
• Počet Ery ↑
• Erytropoetín
• Zvýšenie viskozity – negatívum pri
cvičeniach max intenzity
• ↑ Hb – zlepšenie transportnej kapacity

Svaly
↓svalovej masy
↑ kapilárnej denzity –
Strata hmotnosti (zníženie
apetítu, strata extracelulárnej
tekutiny, svalstvo)
↓prierezu ST i FT
Redukovaná aktivita
mitochondriálnych enzýmov a
glykolýzy
Zníženie kapacity pre
oxidačnú fosforyláciu
Adaptácia svalstva?

Tréning a výkonnosť
• 1.Tréning vo výške – zlepšiť výkonnosť
na úrovni mora?
• 2. Tréning na úrovni mora - preteky vo
výške?

Tréning vo výške
• Teoretické argumenty:
• Redukovaná dodávka kyslíka – hypoxia
tkanív – navodenie odpovede
• Zvýšenie Ery a Hb (iba niekoľko dní)

• Problém –
• nechopnosť trénovať v takom objeme a
intenzite ako na úrovni mora
• dehydratácia a strata svalovej masy
• Znížená tolerancia na intenzívny tréning
• Nebola plne potvrdená účinnosť
• Zlepšenie nebolo väčšie ako pri tréningu
na úrovni mora

Living High, Training Low
Dallas –štúdie
3 skupiny:
1. pobyt H – tréning L
2. H H
3. L L
HL – významné zvýšenie výkonnosti

Príprava na preteky vo vysokej
nadmorskej výške
• 1. Preteky počas prvých 24 hodín po
príchode
• Trénovať vo výške najmenej 2 týždne
pred pretekami (úplna aklimatizácia 4-6
týždňov)
• Výška 1500-3000m
• Zo začiatku redukovať intenzitu

Zhrnutie