elgavrilis's blog

Ένας τρόπος για να μετρήσουμε την αεροβική μας ικανότητα είναι να μετρήσουμε πόσο οξυγόνο μπορεί το σώμα μας να καταναλώσει αποδοτικά. Μετράμε έτσι έμμεσα πόσο “σκληρά’ εργάζονται οι μύες μας. V O2 max είναι τον ποσό του οξυγόνου που καταναλώνουμε ανά λεπτό, όταν ασκούμαστε στο επίπεδο της θάλασσας δηλαδή σε πίεση 1 Atm. Στα νοσοκομεία μετρούν το V O2 max ενός ατόμου, σε συνθήκες μέγιστου καρδιακού ρυθμού. Το άτομο τρέχει σε διάδρομο ή step και διάφορα συνδεδεμένα ηλεκτρόδια μετρούν τον όγκο και τη συγκέντρωση του οξυγόνου. Ένας computer υπολογίζει πόσο πόσο Ο2 καταναλώνει το άτομο. Όσο αυξάνει η ένταση της άσκησης τόσο η κατανάλωση Ο2 πλησιάζει στο μέγιστο. Στο σημείο αυτό εντονότερη άσκηση μετατοπίζει τους μύες προς την αναερόβια λειτουργία. Κατόπιν οι μύες κουράζονται και πρέπει να σταματήσει η άσκηση. Το V O2 max μπορεί να εκφραστεί σε απόλυτο τρόπο σαν ο αριθμός των λίτρων Ο2 που καταναλώνει ένα άτομο μέσα σε 1 min [l/min]. Μπορεί επίσης να εκφραστεί με σχετικό τρόπο ως ο αριθμός των ml O2 που το άτομο καταναλώνει σε 1 min διαιρεμένο με τη μάζα του ατόμου σε Kg [ml/min.Kg]. Η μέση σχετική V O2 max ενός απροπόνητου ατόμου είναι 40-45 ml/min.Kg. Μετά από ένα εντατικό πρόγραμμα προπονήσεων το ίδιο άτομο μπορεί να έχει V O2 max 50-55 ml/min.Kg. Ένας Ολυμπιονίκης δρομέας των 10000m μπορεί να έχει V O2 max πάνω από 80 ml/min.Kg. Αν νομίζετε ότι οι jockey στον ιππόδρομο δεν κάνουν σκληρή δουλειά γιατί ιππεύουν, πληροφορηθείτε ότι η V O2 max ενός Jockey μπορεί να φτάσει τα 69 ml/min.Kg!

Το τρέξιμο ενός μαραθωνίου (42192 m) χρειάζεται διαφορετική επιλογή καυσίμων και χαρακτηρίζεται από συνεργασία μεταξύ μυών, ήπατος και λιπώδους ιστού. Το ηπατικό γλυκογόνο συμπληρώνει το μυϊκό γλυκογόνο ως αναλώσιμη πηγή ενέργειας. Το σύνολο όμως των αποθεμάτων γλυκογόνου του σώματος ισοδυναμούν με 103 mol ATP το πολύ και συνεπώς δεν επαρκεί για να παράσχει τα 150 mol ATP που απαιτούνται για το εξαντλητικό αυτό άθλημα των δύο και πλέον ωρών. Πολύ μεγαλύτερες ποσότητες ΑΤΡ πρέπει να παραχθούν από την οξείδωση λιπαρών οξέων που προκύπτουν από τη διάσπαση λιπιδίων του λιπώδους ιστού. Ωστόσο η μέγιστη ταχύτητα παραγωγής ΑΤΡ είναι πιο αργή από εκείνη με οξείδωση γλυκογόνου, και περισσότερο από 10 φορές πιο αργή από την αντίστοιχη με φωσφοκρεατίνη. Επομένως η ΑΤΡ παράγεται πολύ πιο αργά από καύσιμα υψηλής αποθηκευτικής ικανότητας, παρά από καύσιμα περιορισμένης αποθηκευτικής ικανότητας, πράγμα που εξηγεί τις διαφορετικές ταχύτητες αναερόβιων και αερόβιων αγωνισμάτων.

Η παραγωγή ΑΤΡ από λιπαρά οξέα είναι απαραίτητη για τους αγώνες αντοχής. Ωστόσο οι μαραθωνοδρόμοι θα χρειάζονταν περίπου 6 ώρες για να τερματίσουν αν όλη η απαιτούμενη ΑΤΡ προερχόταν από οξείδωση λιπαρών οξέων. Οι κορυφαίοι μαραθωνοδρόμοι καταναλώνουν περίπου ίσες ποσότητες γλυκογόνου και λιπαρών οξέων κατά τη διάρκεια ενός αγώνα, ώστε να επιτυγχάνουν μέση ταχύτητα 5,5 m/s δηλαδή το ήμισυ της ταχύτητας για αγώνα δρόμου 100 m. Πως επιτυγχάνεται αυτή η βέλτιστη ανάμιξη των καυσίμων; Το χαμηλό επίπεδο γλυκόζης του αίματος, οδηγεί σε υψηλό λόγο γλυκαγόνης/ινσουλίνης, πράγμα που κινητοποιεί στη συνέχεια τα λιπαρά οξέα από το λιπώδη ιστό. Τα λιπαρά οξέα εισέρχονται άμεσα στο μυϊκό ιστό, όπου αποικοδομούνται μέσω της β-οξείδωσης σε ακέτυλοCoA και μετά σε CO ₂. Το αυξημένο επίπεδο ακέτυλοCoA μειώνει τη δραστικότητα του συμπλέγματος της πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης, ώστε να παρεμποδίσει τη μετατροπή του πυροσταφυλικού σε ακέτυλο-CoA. Έτσι η οξείδωση των λιπαρών οξέων μειώνει τη διοχέτευση σακχάρου στον κύκλο του κιτρικού οξέος (Crebs) και στην οξειδωτική φωσφορυλίωση. Παραμένει λοιπόν τόση γλυκόζη, ώστε να χρησιμοποιηθεί στο τέλος του μαραθωνίου. Η ταυτόχρονη χρήση και των δύο καυσίμων δίνει μια τιμή μέσης ταχύτητας υψηλότερη από εκείνη που θα προέκυπτε αν καταναλωνόταν πρώτα όλο το γλυκογόνο και στη συνέχεια άρχιζε η οξείδωση λιπαρών οξέων.

Οι ποδηλάτες του γύρου της Γαλλίας κάνουν μια διαδρομή μεγαλύτερη από 3200 Km σε τρείς εβδομάδες. Οι ποδηλάτες αυτοί χρειάζονται περίπου 200000 Kcal ενέργειας, ή 10000 Kcal ημερησίως. Σημειωτέον ότι ένας άνδρας σε ηρεμία χρειάζεται περίπου 2000 Kcal ημερησίως.

(α) Με την παραδοχή ότι η υδρόλυση της ΑΤΡ αποδίδει περίπου 12 Kcal/mol στις συνθήκες του κυττάρου, και ότι η ΑΤΡ έχει Μοριακή Μάζα 503 , πόση ποσότητα ΑΤΡ θα χρειαζόταν ένας ποδηλάτης του αγωνίσματος αυτού;

(β) Η καθαρή ΑΤΡ κοστίζει για να αγοραστεί 150 Euro το γραμμάριο. Πόσο θα κόστιζε για να χορηγηθεί όλη η απαιτούμενη ποσότητα ΑΤΡ σε έναν ποδηλάτη του Γύρου της Γαλλίας, αν θα έπρεπε να αγοραστεί η ποσότητα αυτή;

(α) Να συγκρίνετε την απόδοση σε νερό που προκύπτει από την πλήρη καύση 1g γλυκόζης με εκείνη 1g λίπους (τριάκυλογλυκερολης). Τι μας λέει αυτή η διαφορά για την εξοικονόμηση νερού στην έρημο;

(β) Ένα πλεονέκτημα των τριγλυκεριδίων ως αποθηκευτικών μορίων, είναι ότι αποθηκεύονται ουσιαστικά άνυδρες ενώ η γλυκόζη αποθηκεύεται ως γλυκογόνο. Αν η μάζα του ύβου μιας καμήλας είναι 20 Kg, πόσο παραπάνω θα ζύγιζε η ίδια καμήλα αν ο ύβος αποτελείτο από γλυκογόνο; 

(γ) Η καμήλα αποθηκεύει το λίπος τριστεαρίνη  C₅₇ H₁₁₀ O₆ στον ύβο της. Το λίπος αυτό χρησιμεύει στην καμήλα, όχι μόνο σαν αποθήκη ενέργειας, αλλά και σαν αποθήκη νερού με βάση την αντίδραση:

  2 C₅₇ H₁₁₀ O₆ +   163 Ο₂ —> 114 CO₂  +  110 H₂O  

Πόσα mole  O₂ απαιτούνται για την καύση 2,5 Kg τριστεαρίνης; Πόσα γραμμάρια νερού παράγονται κατά την καύση αυτή;

Το αναπνευστικό πηλίκο (ΑΠ) είναι ένας κλασικός μεταβολικός δείκτης και ορίζεται ως ο όγκος CO2 που ελευθερώνεται δια του όγκου Ο2 που καταναλώνεται σε μία καύση.

(α) Να υπολογίσετε το ΑΠ για την πλήρη καύση ενός μορίου γλυκόζης C₆ H  ₁₂ O ₆  και ενός μορίου τριάκυλογλυκερολης C₅₁ H₉₈ O₆ (τριγλυκεριδίου). Τι συμπεράσματα μπορούν να βγουν από τις τιμές αυτές του ΑΠ;

(β) Κατά τη διάρκεια ενός μαραθωνίου δρόμου το ΑΠ του αθλητή μειώνεται από 0,97 σε 0,77. Τι συμπεράσματα μπορούν να βγουν από τη μείωση αυτή σχετικά με τη χρήση των πηγών ενέργειας από τον αθλητή;