ENERJİ ENERJİ Enerji, iĢ yapabilme kapasitesidir. Doğada mevcut olan enerji Ģekilleri; 1.Kimyasal Enerji 2.Mekanik Enerji 3.Isı Enerjisi 4.IĢık Enerjisi 5.Elektrik enerjisi 6.Nükleer Enerji ENERJİ KAYNAKLARI Fotosentez Fotosentez: CO2 + H2 OGüneş Işığı Glikoz+O2 Klorofil Fotosentez: 6CO2 + 6H2 O Güneş Işığı Klorofil C6H12O6+O2 Biyolojik Enerji Devri Yediğimiz besinler, solunum dediğimiz metabolik iĢlem sırasında O2 tarafından parçalanarak CO2, H2O ve kimyasal enerjiye dönüĢürler. Büyüme ve kasların mekanik çalıĢması gibi biyolojik etkinliğin oluĢması için gerekli enerji bu metabolik solunum aracılığı ile elde edilir. Bütün bu iĢlemlere BĠYOLOJĠK ENERJĠ DEVRĠ denir. GÜNEġ YEġĠL BĠTKĠLER Kullanılan enerji CO2 H2 O YĠYECEKLER ĠNSANLAR VE HAYVANLAR O2 Enerji, ĠĢ ve Güç Enerji= ĠĢ yapabilme kapasitesidir (Joule/kalori) ĠĢ= kuvvet X kuvvet yönünde kat edilen mesafe (kgm, kalori, joule) Güç= Birim zamanda ortaya konan iĢ. Güç=ĠĢ/zaman=kgm/sn veya watt ENERJĠ, Ġġ VE GÜÇ BĠRĠMLERĠ  1 kilojoule = 1000 joule  1 kcal = 1000 cal Not= 1 cal, 1 gr suyun ısısının 1C° yükseltilmesi için gereken enerji miktarı     1 cal = 426,4 kgm = 5,1855 joule 1 kjoule = 0,23892 kcal 1 watt = 6,118 kgm.dk 1 kgm.dk = 0,1635 watt Problem = 170,56 kg ağırlığındaki bir halteri 2.5 m yüksekliğe 1,5 sn de kaldıran haltercinin yapmıĢ olduğu iĢ ve güç nedir? ĠĢ = 170,56 kg X 2.5 m = 426,4 kgm = 1 cal Güç = ĠĢ/zaman = 426,4/1,5 = 284,26 kgm/sn = 0,774 watt Enerji ve Enzimatik Aktivite Enzimler bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran katalizörlerdir. Özellikleri  Proteindirler  Katolizörlerdir  Yüksek ısıda etkisizleĢirler (40°C)  Enzimler için ideal pH 7.0’ dır.  Özgüldürler; sadece bir maddeye etkilidirler HİDROLİZ: Kompleks organik moleküllerin basit formlarına katabolizma edilmesine (indirgenmesine) yarayan temel süreçtir. Enerji, kimyasal bağlardan suya indirgeme sırasında ortaya çıkmaktadır. ENERJİ SİSTEMLERİ Adenozin Trifosfat ATP Kas kasılması enerji gerektiren bir olaydır ve kas kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çeviren bir mekanizmadır. Besin maddelerinin parçalanması ile oluĢan enerji iĢ yapımında kullanılmaz, yani direkt olarak mekanik enerjiye dönüĢtürülemez. Besin maddelerinden elde edilen enerji kasta depo edilebilen bir madde olan ATP nin yapımında görev alır. YÜKSEK ENERJĠ ĠÇEREN FOSFAT BAĞI ADENO ZĠN A P P P KULLANILAN ENERJĠ ADENO ZĠN P B AT P P P PĠ AT P ATP’nin basit yapısı B:ATP’ nin parçalanarak ADP (adenozindi fosfata) dönüĢerek enerji açığa çıkması , 1 mol ATP parçalanması ise 7-12 kcal arasında enerji açığa çıkar. Yiyecek PC ENERJĠ ENERJĠ +ADP+Pi ÇĠFTE REAKSĠYONLAR +Yan ürünler ATP Enerji Sistemleri 1. Anaerobik Metabolizma  ATP-PC (fosfojen) Sistemi  Anaerobik Glikoliz (laktik asit) Sistemi 2. Aerobik Metabolizma ATP-CP veya Fosfojen Sistemi a. Kreatin yüksek enerji bağı P b. CP   Kreatin + Pi + Enerji Enerji + ADP + Pi   ATP Yüksek enerjili fosfat Bağı KREATĠN P Kullanılan Enerji KREATĠN P PĠ PC C Fosfokreatin yapısı B: Fosfakreatin parçalanarak (Kreatin , Ġnorganik fosfatın ayrıĢması ile ) ATP’ yi resentezleme için kullanılacak enerji açığa çıkar . PC Pi + C + Enerji ORTAM: Kas hücresi Enerji+ADP+PĠ Kas Glikojeni Glukoz Kan Glukozu Glikolitik Reaksiyonlar Zinciri ADP+Pi ATP Pirüvik Asit Laktik Asit Anaerobik glikoliz: Glikojen kimyasal bir seri reaksiyon sonucunda laktik asite parçalanır. Bu parçalanma sırasında enerji (ATP) açığa çıkar. Anaerobik Glikoliziz sonucu  Laktik asit oluĢur  Sadece CHO enerji kaynağı olarak kullanılır  O2 kullanılmaz  Yalnızca birkaç mol ATP üretilir (2-3 mol) C6H12O6 (Glukoz) 2C3H6O3 + Ener ji (Laktik asit) ENERJĠ + 3 ADP + 3 Pi 3 ATP Aerobik sistemde genel olarak 3 aĢama vardır, bunlar : 1. a) Aerobik glikoliz (glukozun oksijenli ortama giriĢ için parçalanması) b) Beta-oksidasyon (Yağ asitlerinin oksijenli ortama giriĢ için parçalanması) 2. Krebs çemberi 3. Elektron transport sistemi glikojen Glikoz 2mo l ATP Piruvat O 2 Kazanç 3mol ATP Lakta t Karaciğere O2 CO 2 H2 O Citrik acid siklusu GLĠKOZUN AEROBĠK VE ANAEROBĠK METABOLĠZMASI Ġlave kazanç 38mol ATP C6 H12 O6 2C3 H6 O3 + ENERJĠ (Glikojen) (Laktik asit) ENERJĠ + 3 ADP + 3 PĠ 3 ATP ‘Anaerobik glikolizde elde edilen tahmini enerji değerleri’ / kg Kas toplam kas kütlesi 1. Maksimal laktik asit toleransı 2.0 - 2.3 60-70 2. ATP formasyonu (milimol) 33 - 38 1000 - 1200 3. Kullanılabilir enerji (kcal) 0,33 - 0,38 10,0 - 12,0 AEROBĠK SĠSTEM YAĞ K.HĠDRAT Hidrolosiz Glikoz Gliserol serbest yağ asitleri Beta oksidasyonu PROTEĠN Polypeptitler Glikoz Aminoasitler Prüvik asit Deominasyon Asetil koenzim A AEROBĠK ENERJĠ ÜRETĠMĠ’ Asetil koenzim A Keto asit Kreps çemberi Oksidatif fosfarilizasyon H2O ENERJĠ CO2 KREPS DEVRĠ Kreps devrinde iki önemli kimyasal süreç vardır; *Karbondioksit üretimi (CO2) *Elektronların taĢınması (oksidasyon) H (Hidrojen atomu) C6 H12 O6 + 6O2 (glikojen) C6 H32 O6 + 23O2 (palmitik asit) H+ + e (Hidrojen (Elektron) iyonu) 6CO2 + 6H2O + ENJ Enj + 39ADP + 130pi 16CO2 + 16H2O + ENJ Enj + 130ADP + 130PĠ 39ATP 130ATP GLĠKOJEN ANAEROBĠK GLĠKOZ GLĠKOZ ADP + PĠ ATP PĠRÜVĠK ASĠT PROTEĠN O2 YAĞLAR O2 (AEROBĠK) SĠSTEMĠNĠN BĠR ÖZETĠ CO2 KREPS DEVRĠ CO2 CO2 H+e H+e H+e H+e ADP+PĠ ATP ADP+PĠ ATP ADP+PĠ ATP ELEKTRON TAġIMA SĠSTEMĠ H2O Beta-oksidasyon Bir mol trigliseritin parçalanması sonucu oluĢan 3 mol yağ asitinin krebs çemberine (oksijen sisteminin baĢlangıcı) girebilmesi için, çembere giriĢ maddesi olan Asetil-CoA’ya dönüĢmesi gerekir. Bu dönüĢüm olaylarını içeren kimyasal reaksiyonlar dizisine ”Betaoksidasyon” adı verilir. Krebs Siklusu veya Sitrik Asit Döngüsü Krebs çemberinde oluĢan bu oksidasyon olayları sırasında : 1. CO2 üretimi gerçekleĢir. 2. Elektronlar Hidrojen atomları yolu ile uzaklaĢtırılır. H H+ - e3. Az miktarda’ da ( 2 mol ) ATP üretilir. 1 mol ATP üretmek için enerji kaynağı olarak glukoz kullanıldığında 3.5 litre O2 Yağlar kullanıldığında ise 4 litre O2 harcanması gerekir. Elektron Taşıma Sistemi ( ETS )  hidrojen iyonları (H+) ve elektronlar (e-) elektron taĢıma sisteminde, yüksek enerji seviyesinden düĢük enerji seviyesine doğru taĢınırlar.  H2O’nun yanısıra ATP de üretilir. TaĢınan her bir çift elektrondan ortalama 3 mol ATP üretilir. Enerji sistemlerinin genel karakteristiği ATP-PC LA O2 ANAEROBĠK ANAEROBĠK AEROBĠK ÇOK SÜRATLĠ SÜRATLĠ YAVAġ KĠMYASAL YAKIT PC BESĠN YAKITI K. HĠDRAT BESĠN Y. K.HĠDRAT, YAĞ, PROTEĠN ÇOK SINIRLI ATP ÜRETĠLĠR SINIRLI ATP ÜRETĠLĠR SINIRSIZ ATP ÜRETĠLĠR KASTA BULUNUġU SINIRLI KAS YORGUNLUĞUNA SEBEP OLUR YORGUNLUĞA SEBEP OLAN ÜRÜNLER ÜRETĠLMEZ YÜKSEK GÜÇ ĠSTEYEN KISA SÜRELĠ, PATLAYICI EFORLARDA KULLANILIR 1-3 dk ARASINDAKĠ AKTĠVĠTELERDE KULLANILIR UZUN SÜRELĠ DÜġÜK ġĠDDETTEKĠ AKTĠVĠTELERDE KULLANILIR Oksijen Tüketimi ve Enerji Üretimi Aerobik yolla ATP üretimi sırasında  1 mol ATP üretimi için (glikoz) 3,5 lt O2’ye  1 mol ATP üretimi için (yağ) 4,0 lt O2’ye  1 mol glikojen yıkımı için 134,4 lt O2’ye  1 mol palmik asit (yağ) yıkımı için 512 lt O2’ye ihtiyaç duyulur Glikojen Yağ Yıkımı PC ATP sentezi   % 50 ISI Enerji BESİN MADDELERİNİN YANMASI SIRASINDA; Karbonhidratlar 1 lt O2 kullanarak 5 kcal Yağlar 1 lt O2 kullanarak 4,7 kcal ısı enerjisi açığa çıkarırlar %50 DİNLENME VE EGZERSİZ SIRASINDA AEROBİK VE ANAEROBİK ENERJİ KAYNAKLARI Dinlenme ve antrenman koĢullarında anaerobik ve aerobik sistemlerin belirlenmesi aĢağıdaki üç önemli faktörle iliĢkilidir; Parçalanan besinlerin türü Bunların her iki sistemde oynadığı rol Kandaki laktik asit oranı Dinlenme (istirahat) ATP+LAKTĠK ASĠT + 0 AEROBİK 2 ATP+CO2+H2O ANTRENMAN (Egzersiz) Antrenman sırasında hem aerobik hem de anaerobik sistemle ATP resentezlenir. Ama hangi sistemin daha ağırlıklı olarak kullanıldığı 1. Egzersizin tipine 2. Sporcunun antrenman durumuna 3. Sporcunun beslenmesine (besin türüne bağlıdır) Egzersiz Tipi Kısa süreli maksimal yüklenmeli (yoğun) egzersizler Uzun süreli düşük şiddetteki egzersizler Kısa Süreli Egzersizler Bu tür egzersizler;  100-200, 400m sürat ve 800m koĢuları ile 2-3 dk sürer  Bu tip egzersizlerde ağırlıklı olarak CHO’lar enerji kaynağı olarak besindir.  Anaerobik metabolizma ağırlıklı olarak kullanılılır. Kısa Süreli Maksimal Yüklenmeli Egzersizler ATP+CO2+H2O ATP KARBONHĠDRAT ANAEROBĠK + LAKTĠK ASĠT Bu tür egzersizlerde anaerobik metabolizmanın kullanılmasının temel iki nedeni vardır. - Herkesin ‘maksimum oksijen tüketimi’ yada ‘aerobik kapasite’ sinin (MaksVO2) birbir üst sınırı vardır ve bu herkes için farklıdır. - Organizmaya alınan oksijeni ve bunun tüketimini bir üsr düzeye çıkarmak için en az 2-3 dk gereklidir. Örneğin; - Elit sporcuların MaksVO2 değeri; - Erkeklerde 5 lt/dk O2 - Bayanlarda 3 lt/dk O2’dir. Spor yapmayan (sedanter) larda MaksVO2 değeri ; - Erkeklerde 3.2 lt/dk - Bayanlarda 2.2 lt/dk’dır.  100m sürat koĢusu için eğer enerjimizi O2 tüketerek elde etmek gerekirse dakikada en az 45lt O2 gereklidir. - 10 sn’lik bir 100m koĢusu için ise 8 H o2 gereklidir. - Organizma bunu 10 sn’de karĢılayamaz ve anaerobik metabolizma devreye girer.  Bu durum Ģu Ģekilde tanımlanır. - Yüksek Ģiddetli egzersizlerde O2 tüketiminin ihtiyacın altında olduğu ve gerekli enerjinin anaerobik metabolizmanın Anaerobik metabolizmadan sağlandığı bu evreye Oksijen Eksikliği veya Oksijen Açığı denir. - Bu durum yüksek Ģiddetli egzersizlerde ve diğer egzersizlerinde Ģiddetine göre egzersizin baĢında meydana gelir. O2 Eksikliği O2 Tüketimi O2 Gereksinimi O2 Eksikliği O2 Tüketimi Sprintler 800 m koşu 10-30 sn 2 dk Tükeninceye kadar olan egzersizlerde 30 sn den 2 dk ya kadar olan süre aralığındaki, kandaki laktik asit birikimi 150 100 50 0 Egzersiz Süresi (dk) 0 0.5 1.0 1.5 2 Uzun Süreli Egzersizler Uzun sayılabilecek yani 10 dk ve daha üzerindeki bütün egzersizler bu sınıfa girer. - Ana besin kaynağı CHO ve yağlardır. - Belli bir evreden sonra O2 sıkıntısı olmaz - Laktik asit az birikir ve egzersiz sonuna kadar aynı seviyede kalır.  En güzel örnek maratondur. - 2.10-2.30 saat sürer. - LA istirahatin 3-4 kat üzerne çıkar. - Atletlerin yorgunluğunun sebebi LA değildir.  Bu aktivitelerde yorgunluğun nedenleri; - Kas ve karaciğerdeki glikojen depoları boĢalır. - Vücut ısısı yükselir. - Sıvı ve elektrolit kaybı - Psikolojik yorgunluk - Fiziksel sarsıntılardab dolayı kassal ağrılar. DüĢük Ģiddetle uzun süre devam eden egzersizlerde (yürüyüĢ, golf ve bazı endüstriyel iĢler) - LA dinlenme seviyesinin üzerne çıkmaz. - O2 seviyesi gerekli düzeye çıkana kadar ATP-PC sistem enerji ihtiyacını karĢılar. - Bu durumda yorgunluk 6 saat yada daha uzun süre ertelenebilir. Uzun Süreli Submaksimal Egzersizler ATP+LAKTĠK ASĠT ATP + +O2 AEROBĠK KARBONHĠDRAT CO2 + H2 O O2 Eksikliği O2 Tüketimi O2 Gereksinimi O2 Tüketimi O2 Eksikliği Steady State Dakikada O2 (Denge Durumu) 0 60 Egzersiz Süresi (dk) Kandaki Laktik Asit Steady state oksijen tüketimine ulaĢıldığında egzersizin sonuna değin oluĢan laktik asit sabit düzeyde kalır 0 60 Egzersiz Süresi (dk) % AEROBĠK 0 BAġLICA ENERJĠ KAYNAKLARI ATP-PC VE LA SĠSTEM ATP-PC LA ASĠT VE OKSĠJENLĠ SĠSTEM 10 30 40 70 60 90 100 ANAEROBĠK 20 80 OKSĠJENLĠ SĠSTEM 60 70 50 40 30 50 80 90 100 10 20 0 % MT.100 200 400 800 1500 3200 DK. 0,10 0,20 0,45 1,45 3,45 9,00 5000 14,00 10,000 29,00 42,200 150,00 *ENERJĠ METABOLĠZMASI VE EGZERSĠZ • Alan Performans süresi Temel Enerji Sistemi Aktivite Örneği 1 30 saniyeden az ATP-PC Gülle atma, 100 m koĢu, 50 m yüzme 2 30-90 saniye ATP-PC ve Laktik Asit Sistemi 3 90-180 saniye Laktik Asit- O2 Sistemi 4 180 saniyeden uzun O2 Sistemi 200-400 m koĢu, 100 m yüzme, buz pateni 800 m koĢu, cimnastik, boks, 200 m yüzme Takım oyunları, mukavemet kayağı, maraton, uzun mesafe koĢuları ve yüzme SPOR BRANġLARI 1.BASEBALL 2.BASKETBOL 3.ESKRĠM 4.ÇĠM HOKEYĠ 5.AMERĠKAN FUTBOLU 6.GOLF 7.CĠMNASTĠK 8.BUZ HOKEYĠ a.FORVET-DEFANS b.KALECĠ 9.KÜREK 10.KAYAK a.SLALOM ATLAMA ĠNĠġ b.KAYAK KROS c.ARTĠSTĠK KAYAK 11.FUTBOL a.KALECĠ b.ORTA SAHA , BEK 12.YÜZME VE DALMA a.50 M DALMA b.100M YÜZME c.200M YÜZME d.400M. YÜZME e.1500M YÜZME 13.TENĠS 14.ATLETĠZĠM a.100-200M b.ATMALAR VE ATLAMALAR. c.400 M. d.800M. e.1500M. f.3000 M. g.5000M h.10000M ı.MARATON 15.VOLEYBOLL 16.GÜREġ ATP-PC VE LA 80 85 90 60 90 95 90 80 95 20 80 34 80 60 98 80 30 20 10 70 98 90 80 30 20 20 10 5 90 90 LA-O2 20 15 10 20 10 5 10 20 5 30 20 5 33 20 20 2 15 65 40 20 20 2 10 15 65 55 40 20 15 5 10 10 O2 20 50 95 33 20 5 5 40 70 10 5 5 25 40 70 80 95 - *DEĞĠġĠK SPOR BRANġLARINDAKĠ DOMĠNANT ENERJĠ SĠSTEMLERĠ O 2 T Ü K E T İ M İ İ ĠSTİRAHAT O2 Eksikliği Kararlı denge Toparlanma o2 (o2 borcu) EGZERSĠZ TOPARLANMA *HAFĠF VE ORTA ġĠDDETLĠ EGZERSĠZLERDE O2 BORCU Koşu Ekonomisi Submaksimal hızda daha az O2 kullanımını ifade eder veya verilen hızda daha az enerji harcanmasını gösterir. Dayanıklılık sporu yapanlar için önemli bir gerekliliktir. DüĢük koĢu ekonomisine sahip bir sporcu aynı hızda yapılan bir koĢu sırasında yüksek koĢu ekonomisine sahip bir sporcuya oranla daha fazla O2 tüketir.