glykolÝza
DESCRIPTION
GLYKOLÝZA. FYZIOLOGIE A FYZIOLOGIE ZÁTĚŽE FAKULTA TĚLESNÉ KULTURY UP OLOMOUC. PŘEHLED METABOLISMU. Dvě hlavní alternativy tvorby energie pro svalovou činnost: 1. Glykolýza - výhradně sacharidy - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
GLYKOLÝZA
FYZIOLOGIE
A FYZIOLOGIE ZÁTĚŽE
FAKULTA TĚLESNÉ KULTURY
UP OLOMOUC
PŘEHLED METABOLISMU
• Dvě hlavní alternativy tvorby energie pro svalovou
činnost:
1. Glykolýza - výhradně sacharidy
2. Oxidativní fosforylace - 85% regenerace ATP,
může utilizovat sacharidy, tuky a aminokyseliny
PŘEHLED METABOLISMU
• Dvě hlavní alternativy tvorby energie pro svalovou
činnost:
1. Glykolýza
2. Oxidativní fosforylace
S
S T B+ +
PŘEHLED METABOLISMU
• Aminokyseliny (AK) vznikají
a) normálním rozkladem bílkovin (proteinů)
b) z nadbytku proteinů v potravě (nemohou být
okamžitě využity a přeměněny na tuk nebo glukózu)
PŘEHLED METABOLISMU
• Většina tuku je uložená v tukových buňkách
(adipocytech)
• Menší množství v jiných buňkách, např. svalových
• Při zvýšených metabolických nárocích nervové a
hormonální signály vedou k rozložení tuků na
mastné kyseliny (MK), které se uvolňují do krve a
jsou odváděny k buňkách, které je využijí
TUK
MK +glycerol
OXIDATIVNÍFOSFORYLACE
CÉVA
• Zásoby sacharidů nejsou velkéa) játra - glykogen (GG) (polymer tvořený jednotlivými molekulami glukózy, které jsou spojené) b) svaly - glykogenc) glukóza (GL) - krev a extracelulární tekutiny
• GL jediným energetickým zdrojem pro mozek, erytrocyty a částečně pro ledviny
• GL je potřebná k uložení MK v adipocytech• Potřeba GL je stálá, není jí mnoho k dispozici, proto
její využití je přísně regulováno.
PŘEHLED METABOLISMU
PŘEHLED METABOLISMU
• Většina GL pochází ze vstřebaných sacharidů
(nejvíc ve formě škrobu, laktózy, volné GL a
fruktózy)
• Limitovaná kapacita pro tvorbu z nesacharidových
zdrojů - glukoneogeneze (AK, laktát, glycerol)
• Využívá se při potřebě sacharidů, jejichž množství
je nízké
PŘEHLED METABOLISMU• Klasifikace sacharidů
a) monosacharidy (GL, fruktóza, galaktóza) - 6 uhlíků - hexózyb) disacharidy - spojené 2 monosacharidy
sukróza = GL + fruktózalaktóza = GL + galaktóza
c) polysacharidy (zejména škrob - významný zdroj sacharidů)
Sacharidy se vstřebávají pouzeve formě monosacharidů
PŘEHLED METABOLISMU
• Do krve se vstřebávají GL, fruktóza (ovoce) a
galaktóza (mléčný cukr)
• Transport do jater
a) galaktóza konvertována na GL
b) fruktóza konvertována na GL 6-fosfát
GL
fruktóza
galaktózajátra
CÉVA
játra
GALAKTÓZA GL
FRUKTÓZA GL 6-fosfát
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
• Normální koncentrace GL v krvi (euglykémie)
asi 5 mmol/l = 90 mg/100 ml krve• Po jídle stoupá až na 9 mmol/l (hyperglykémie),
u nestabilizovaného diabetu až na 20 mmol/l
• Opakem je hypoglykémie (např. 2 mmol/l) (dlouhodobé hladovění, několikahodinová intenzivní pohybová aktivita bez přísunu sacharidů)
GL
GL
GL
GL
GL
GL
EUGLYKÉMIE
GL
GL
GL
GL
GL
GL
HYPERGLYKÉMIE
GL
GL
GL GL
GL
GL
GL
HYPOGLYKÉMIE
GL
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
• Koncentrace GL v krvi a v mimobuněčné tekutině je vyšší než uvnitř buněk
gradient pro vstup GL do buněk
• GL je hydrofilní, proto přechází špatně přes hydrofobní buněčnou membránu
• GL potřebuje transportér
transportní proteiny
GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4, GLUT5
tzv. zprostředkovaná difúze
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
Jednotlivé transportní proteiny se liší kinetickými
parametry a nacházejí se v rozdílných tkáních
Vstup do některých buněk je regulovaný,
… do jiných neregulovaný
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
Neregulovaný - závisí pouze na koncentračním gradientu - zejména buňky primárně závislé na GL (erytrocyty, mozek a ledviny), ale také hepatocyty
(jaterní buňky)
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
Regulovaný - velké tkáně (kosterní svaly, tuková tkáň, srdeční sval)
Primárně pomocí GLUT4,který je regulován inzulínem
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
INZULÍNpolypeptid produkovaný -buňkami pankreatu
hlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
inzulín
Inzulín se váže na inzulínový receptor
a fosfátová skupina z ATP(adenozin-tri-fosfát)
se váže na proteinovou molekulu
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
INZULÍNpolypeptid produkovaný -buňkami pankreatu
hlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
inzulín
Fosforylace proteinůzmění jejich vlastnosti =translokace GLUT4
z intracelulárních zásobních místk buněčné membráně
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
INZULÍNpolypeptid produkovaný -buňkami pankreatu
hlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
inzulín
Inzulín tím zvýšímaximální rychlost transportu
Vmaxale pouze v těch buňkách,které mají geny GLUT4
(sval a tuk)
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
INZULÍNpolypeptid produkovaný -buňkami pankreatu
hlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
inzulín
Pracující sval má zvýšenouschopnost získávat
GL z krvei nezávisle na vlivu inzulínu!!!
!
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
INZULÍNpolypeptid produkovaný -buňkami pankreatu
hlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
inzulín
Tento vliv svalových kontrakcípřetrvává i v časné fázi
zotavení= doplnění zásob
energetických zdrojů
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMIINZULÍN
polypeptid produkovaný -buňkami pankreatuhlavní regulátor transportu GL
glyk
émie
glyk
émie
inzulín
inzulín
VYUŽITÍ GLUKÓZY BUŇKAMI
glyk
émie
glyk
émie
inzulín
inzulín
Stejn
osměrn
éten
den
ce
Při prolongované zátěži (např. maraton)musí být GL dodána formou potravy
(udržení euglykémie)neboť pracující sval má zvýšenou kapacitu
získávat GL z krve
MOŽNOST VZNIKU HYPOGLYKÉMIE!!!
FOSFORYLACE GLUKÓZY
• GL v buňce - modifikována přenosem terminálního fosfátu z ATP na uhlík č. 6 GL a vznikne GL 6-P
GL + ATP GL 6-P + ADP
HexokinázaGlukokináza
Mg2+
Fosforylovaná GL je uzavřená v buňce!
1
23
4
5 6
ATP ADP
+ P
HexokinázaMg2+
Adenosindifosfát
FOSFORYLACE GLUKÓZY
• Reakce je ireverzibilní (uvolnění velké energie)
• Reakci katalyzují 4 enzymy
hexokináza (HK) I, II, III, IV• HK IV = glukokináza (GK - nachází se v játrech)
JAKÝ JE ROZDÍL MEZI HK IVA OSTATNÍMI HK?
FOSFORYLACE GLUKÓZYRozdíl mezi GK a ostatními HK:
• GK je pouze v játrech a pankreatu, ostatní ve všech buňkách.
• GK má větší specifitu pro glukózu.
• Hladina GK se zvyšuje působením inzulínu a záleží na množství GL ve v. portae.
• Množství HK I, II a III v buňkách zůstává stejné,
Katabolismus glukózy
štěpení na triózy
Embdenova-Meyerhofova dráha
dekarboxylací na pentózy
přes 6 P-glukonát
přímá oxidační dráha (hexosomonofosfátový zkrat)
REAKCE GLYKOLÝZY(ANAEROBNÍ GLYKOGENOLÝZA)
GLYKOLÝZA == ROZŠTĚPENÍ GLUKÓZY
Glukóza + 2 ADP + 2 Pi = 2 laktáty + 2H+ + 2 ATP
REAKCE PROBÍHÁ V CYTOPLAZMĚ BUNĚK
JÁTRA, SVALY A MYOKARD OBSAHUJÍ GLYKOGEN
GLYKOGEN SE ROZKLÁDÁ NA GLUKÓZO 6-FOSFÁT,KTERÝ VSTUPUJE DO REAKCÍ GLYKOLÝZY.
Proces tvorby glykogenu
• GLYKOGENEZE (ze sacharidů, konkrétně z G 6-P)
• GLYKONEOGENEZE (z neglukózových molekul na glukózu)
• Vzájemné přeměny mezi sacharidy, proteiny a tuky možné.
Glukóza Glykogen
Glukóza 6-P
Pyruvát
Laktát oxidace
Glukóza Glykogen
Glukóza 6-P
Pyruvát
Laktát oxidace
ANAEROBNÍ GLYKOLÝZAMUSÍ KONČIT VYTVOŘENÍM LAKTÁTU
Glukóza Glykogen
Glukóza 6-P
Pyruvát
Laktát
CYTOPLAZMA
Hlavní význam glykolýzy
1. Tvorba energie ve formě ATP.
2. Tvorba pyruvátu pro finální oxidaci v mitochondriích.
JEDNOTLIVÉREAKCE
GLYKOLÝZY
1
23
4
5 6
ATP ADP
+ P
HexokinázaMg2+
Adenosindifosfát
JEDNOTLIVÉREAKCE
GLYKOLÝZY
Glukóza
Glykogen
Glukóza 6-P
Hexokináza
ATP ADP
Fruktóza 6-P
Glukóza fosfát izomeráza
IZOMERACE - bez energetických nároků
Mg2+
Fosforyláza
Fruktóza 6-P Fruktóza 1,6-difosfátFosfofruktokináza
(PFK)
Mg2+
ADPATP
DOMINANTNÍ REGULÁTOR GLYKOLÝZY
Fruktóza 1,6-difosfát
Glyceraldehyd 3-P Dyhydroxyaceton P
Aldoláza
Trióza P-izomeráza
Nem
ůže se uplatnitpři glykolýze!
Trióza Trióza
6C
3C + 3C
Fruktóza 1,6-difosfát
Glyceraldehyd 3-P Dyhydroxyaceton P
Aldoláza
Trióza P-izomeráza
Nem
ůže se uplatnitpři glykolýze!
Trióza Trióza
BEZ ENERGETICKÝCH NÁROKŮ
Molekula glukózy (6 C) se rozštěpila na 2 molekuly glyceraldehydu 3-P.
glyceraldehyd 3-Ppřeměna aldehydové skupiny
na acidovou skupinu
Pianhydrátová vazbabohatá na energiiNAD+
NADH+ + H+1,3-di P glycerát
glyceraldehyd fosfát dehydrogenáza
+
3-P glycerát
ADP
ATP
fosfoglycerát kináza
V tento okamžik je energetický zisk nulový
Glukóza Glukóza 6-P
Hexokináza
ATP ADP
Mg2+
V tento okamžik je energetický zisk nulový
Spotřeba první molekuly ATP
Fruktóza 6-P Fruktóza 1,6-difosfátFosfofruktokináza
(PFK)
Mg2+
ADPATP
V tento okamžik je energetický zisk nulový
Spotřeba druhé molekuly ATP
V tento okamžik je energetický zisk nulový
glyceraldehyd 3-P se mění působením glyceraldehyd fosfát
dehydrogenázy a fosfoglycerát kinázy na 3-P glycerát
a vzniká ATP
Protože z 1 molekuly GL vznikají2 molekuly glyceraldehyd 3-P
mění se i 2 molekuly ADP na 2 molekuly ATP
Zisk 2 molekul ATP
V tento okamžik je energetický zisk nulový
Zisk 2 molekul ATPZtráta 2 molekul ATP
1 molekula GL = 2 molekuly 3-P glycerát
glyceraldehyd 3-Ppřeměna aldehydové skupiny
na acidovou skupinu
Pianhydrátová vazbabohatá na energiiNAD+
NADH+ + H+1,3-di P glycerát
glyceraldehyd fosfát dehydrogenáza
+
3-P glycerát
ADP
ATP
fosfoglycerát kináza
3 P-glycerát 2 P-glycerátmutáza
P-enolpyruvát
enoláza
ADPATP
Mg2+
pyruvát
H2O
pyruvát kináza
Mg2+
laktátlaktát dehydrogenáza
NADH + H+
NAD+
Pi
ZISK 2 MOLEKUL ATP
pyruvát
oxidacelaktát
MITOCHONDRIE
NADH+ + H+NAD+
1,3-di P glycerátglyceraldehyd 3-P
pyruvát laktát
LAKTÁT NENÍ ZBYTEČNÝ PRODUKT(jenom slepá cesta)
vstupuje z buněk do krve vstupuje z krve do jiných tkání, kde je oxidován na pyruvát a potom rozložen na CO2 a H2O vstupuje do jaterních buněk, kde se z něj může vytvořit glukóza (glukoneogeneze) může zůstat v buňkách, kde se vytvoří a může být zdrojem energie změněný na glykogen (opak glykolýzy)
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
Produkce energie
• Glyceraldehyd 3-P 3-P glycerát +ATP
• P-enol pyruvát Pyruvát +ATP
Celkem +2ATP
Všechno dvakrát +4ATP
• Fruktóza 6-P Fruktóza 1,6-P -ATP
• GL G-6-P -ATP
Celkem -2ATP
Čistý zisk +2ATP
Produkce energie
• Glyceraldehyd 3-P 3-P glycerát +ATP
• P-enol pyruvát Pyruvát +ATP
Celkem +2ATP
Všechno dvakrát +4ATP
• Fruktóza 6-P Fruktóza 1,6-P -ATP
• GL G-6-P -ATP
Celkem -2ATP
Čistý zisk +2ATP
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
Produkce energie
• Glyceraldehyd 3-P 3-P glycerát +ATP
• P-enol pyruvát Pyruvát +ATP
Celkem +2ATP
Všechno dvakrát +4ATP
• Fruktóza 6-P Fruktóza 1,6-P -ATP
Čistý ziskČistý zisk +3ATP +3ATP
Produkce energie
• Anaerobní glykogenolýza = 3 ATP
• Anaerobní glukolýza = 2 ATP
1 molekula ATP se spotřebuje při fosforylaci
glukózy po jejím vstupu do buňky
Disociace kyseliny mléčné
anion La- + proton [H+]
pokles intracelulárního pH
efekt glykolysy redukován
z 2 – 3 molekul ATP
na 1,0 až 1,2 molekuly ATP
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
1,0 až 1,2 molekuly ATP
Rozložením 1 mol ATP
10 kcal
10 – 12 kcal využitelné energie
přibližně jen dvojnásobek energie systém ATP-CP
10 – 12 kcal využitelné energie
Velmi malé množství energie
např. při běhu na 1500 m potřebuje organismus asi 120 kcal
Stačí na 150 m Stačí na 150 m
Pracující svaly mohou čerpat energii z glykolysy jen po velmi krátkou dobu
Vrchol anaerobní glykolysy dosažen už po 5 sekundách intenzivní práce
Po několik dalších sekund - intenzita glykolysy na stejné úrovni
potom začíná klesat a začíná ztrácet své dominantní postavení
0
glykolýza
Trvání práce (s)
100 150 200 250 300500
100
80
60
40
20
0
Pří
spěv
ek k
cel
kové
mu
en
erg
etic
kém
u v
ýdej
i (%
)
150 200 250500
100
80
60
40
20
0
Trvání práce (s)
Gustin a Lawson
90
Maximální výkon - prvních 5 až 10 s
ATP-CP - dominantní v prvních 1 – 2 s, v prvních 10 s 75 – 85 % pokles, minimální resyntéza ATP z CP ještě po 20 s
Anaerobní glykolýza - maximální rychlosti po 5 sekundách
výkon
ATP-CP
glykolýza
Pří
spěv
ek k
cel
kové
mu
en
erg
etic
kém
u v
ýdej
i (%
)
Význam laktátu pro řešení energetických požadavků při tělesné práci
Příspěvek glykolysy i ke krátkodobému intenzivnímu výkonu minimální
Jaký má glykolýza význam pro řešení energetických požadavků při tělesné práci?
Do 80. let minulého století
• glykolýza = slepá cesta
• laktát = odpadní produkt metabolismu
Vznik laktátu = svalová hypoxie
Přetrvávání laktátu v průběhu zotavení
= příčina svalové únavy
Richardson et al. (1998)
Protonová magnetická rezonanční spektroskopie
Zvýšená produkce laktátu
je důsledkem vzestupu poměru [ADP][Pi] / [ATP]
nedostatek okamžitě využitelné energie
silný stimulátor glykolýzy
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
• Přispívají ke zvýšení produkce kyseliny mléčné
Nedostatek kyslíku je pouze jedním ze spolupůsobících faktorů,
které vyvolávají vzestup tvorby krevního laktátu
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
Do 80. let minulého století
• glykolýza = slepá cesta
• laktát = odpadní produkt metabolismu
Přetrvávání laktátu v průběhu zotavení
= souvislost se svalovou únavou
Vznik laktátu = svalová hypoxie
Georg Brooks (1985)
HYPOTÉZA „LAKTÁTOVÉHO ČLUNKU“ HYPOTÉZA „LAKTÁTOVÉHO ČLUNKU“
Přehodnocení základního smyslu anaerobní glykolýzy
a její postavení při hrazení energetického výdeje v průběhu tělesné práce
Tvorba a následná distribuce laktátu do celého organismu
za podmínek intenzivní tělesné práce
hlavní mechanismus
koordinace intermediálního metabolismu různých tkání
LAKTÁT
La
La
La
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
La
La
La
La
La
Výměna laktátu mezi jednotlivými kompartmenty v klidu i při práci
dynamický proces
La
La
La
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
La
La
La
La
La
Laktát se simultánně využívá přímo ve svalech
oxidace
glykoneogeneze
nebo se ze svalů uvolňuje do intersticia
DYNAMICKÝ PROCES
La
LaMCT1
MCT4
MCT2
MCT1
La- H+La-
La-
H+
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
LaMCT1
MCT4
MCT2
MCT1
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
3. Višegrádsky kongres
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
La-
La-La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
H+ La-
H+
La-
H+La-
H+
Pohyb H+ a La - v závislosti na koncentračních gradientech
Pohyb H+ a La - v závislosti na koncentračních gradientech
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
La-La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
H+ La-
H+
La-
H+La-
H+
La-
H+
La-
La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
H+
La-
H+
La-
H+La-
H+
MCT1
La-
Společný transport La- a H+ z plazmy do erytrocytů závislý na gradientu mezi plazmou a intersticiální
tekutinou
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+H+
H+
H+La-
La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
La-
La-La-
La-
H+
H+
H+
La-
La-
La-
Erytrocyty zachycují La- z aktivních svalů
a dodávají ho na jiných místech jiným tkáním,
např. neaktivním svalům
La-
Erytrocyty zachycují La- z aktivních svalů
a dodávají ho na jiných místech jiným tkáním,
např. neaktivním svalům
Poměr mezi La- v erytrocytech a v plasmě je relativně stálý
a podobný za klidových i zátěžových podmínek.
Plasma obsahuje asi 70 % a erytrocyty asi 30 % celkového množství La- v krvi.
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
Erytrocyty zachycují La- z aktivních svalů
a dodávají ho na jiných místech jiným tkáním,
např. neaktivním svalům
Poměr mezi La- v erytrocytech a v plasmě je relativně stálý
a podobný za klidových i zátěžových podmínek.
Plasma obsahuje asi 70 % a erytrocyty asi 30 % celkového množství La- v krvi.
Výjimkou je začátek supramaximální zátěže, kdy vstup La- do plasmy je rychlejší než vstup La- do erytrocytů a hladina La- stoupá.
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-
La-La-
La-
La-
Trénink zvyšuje množství kapilár připadajících na jedno svalové vlákno
• Zvyšuje svalový krevní průtok
• Zvyšuje laktátový a protonový transport z krve do svalů
• Pomáhá udržovat příznivější extra- a intracelulární laktátový a protonový gradient
• Podporuje oxidaci laktátu ve svalové tkáni
La-
H+
La-
H+
La-
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
H+ H+H+
La-
La-
H+
La-
Během práce glykolytická (bílá) svalová vlákna produkují laktát
• do mezibuněčných prostorů
• difunduje do oxidativních svalových vláken
kde je využíván jako energetický substrát
La
La
La
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
La
La
La
La
La
ideální tkáň pro využití laktátu
Myokard výrazně větší oxidativní kapacitu než kosterní svalstvo
Vzestup laktátu v krvi
Preference laktátu jako energetického substrátu (oxidace a glykoneogeneze)
La
La
La
La
La
La
La
La
La
G
G
G
G
G
G
G
G
G
La
La
La
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
LaLa
La
La
La
La
La
La
La
La
La
Během zotavení nebo v průběhu prolongované práce mírné intensity
1. na začátku zátěže produkce laktátu
2. později absorbují a intenzivně využívají (oxidace, glykoneogeneze)
La-
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
H+
H+
H+La-
La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+
La-
Míra oxidace laktátu se mění
Nelze pomocí jeho hladiny v krvi usuzovat přímo na produkci laktátu ve svalech
H+
H+
La-
La-
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
H+
H+
H+La- La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
La-
La-La-
La-
H+
H+
H+
La-
La-
La-
Míra oxidace laktátu se mění
nelze pomocí jeho hladiny v krvi usuzovat přímo na produkci laktátu ve svalech.
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
H+
H+
H+La- La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
H+
La-
La-La-
La-
H+
H+
H+
La-
La-
La-
množství laktátu uvolněného do oběhu
vždy menší než množství, které se ve svalech vytvoří
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
H+
La-
La-
La-
La-
H+
H+
H+
La-
La-
La-
H+
Rychlost produkce laktátu se zvyšuje
už při mírném zatížení (kolem 50 % VO2 max),
ale hladina cirkulujícího laktátu se zvyšuje jen málo
(v důsledku intenzivní intracelulární oxidace La-)
H+La-
H+
La-
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+La-
Po 10 – 15 min se ustaluje krevní hladina laktátu,
pracující svaly takřka přestávají laktát produkovat
a stávají se jeho čistým konzumentem
H+
La-
La-
H+
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+La-
H+
La-
La-
H+
Hladina krevního laktátu by měla klesat, ne?
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+La-
H+
La-
H+
Neklesá, je stálá!
Laktát musí být uvolňován
během mírné zátěže i neaktivními svaly
a dalšími tkáněmi!
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+La-
H+
La-
La-
H+
Proč?
Aby se mohl stát v pracujících svalech
snadno dostupným
energetickým substrátem!
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+La-
Při větším zatížení (50 – 80 % VO2 max)
se hladina krevního laktátu zvyšuje výrazněji,
Jestliže práce trvá dostatečně dlouho
přestane se zvýšená hladina laktátu za 10 – 15 min měnit
a dosáhne rovněž setrvalého stavu
H+
La-
La-
H+
La-
H+La-
H+
La-
H+
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
La-
H+
Svalová buňkaIntercelulární tekutinaCéva
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
La-
H+
H+La-
Při určité vysoké intenzitě zatížení
dosáhne hladina laktátu v setrvalém stavu
své maximální úrovně
maximální laktátový setrvalý stav
(maximal lactate steady state - MLSS)
H+
La-
La-
H+
La-
H+La-
H+
La-
H+
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
La-
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
H+
H+
La-
La-
Výkon, při kterém je dosažen MLSS (W-MLSS)
Nejvyšší intenzita zatížení, při které je oxidativní fosforylace adekvátní energetickým požadavkům
Při W-MLSS je asi 15 ± 5 % energetických požadavků kryto anaerobním metabolismem
bez ohledu na sportovní výkonnost vyšetřované osoby
anaerobní podíl
aerobní podíl
W-MLSS těsně závislý na zdatnosti a vytrvalostní výkonnosti
Čím zdatnější a vytrvalostně lépe disponovaný sportovec
tím vyššího výkonu dosáhne s dominantním přispěním aerobní fosforylace
W-MLSS - validní parametr pro určení optimální intenzity zatížení
získaný při stupňovaném testu do maxima
Podle koncepce „anaerobního prahu“:
Maximální setrvalý stav hladiny laktátu
(přechodu z dominantně aerobního do dominantně anaerobního hrazení energie)
je asi 4,0 mmol/L
Současné poznatky:
Koncentrace laktátu v kapilární krvi má při MLSS velkou variabilitu
!!! 2 – 8 mmol/L !!!
Individuálně variabilní dispozice tolerovat pokles pH
Nemá žádný vztah ke zdatnosti nebo sportovní výkonnosti!
Laktát poskytuje energii dvakrát:
1. Malé přilepšení 1 – 3 molekuly ATP (okamžitě)
2. Významný energetický substrát 36 molekul ATP (v průběhu práce a zotavení)
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
Pyruvát (3C)CO2
NAD+
NADH + H+
Acetyl-CoA (2C)
Oxalacetát (4C) Citrát (6C)
Izocitrát (6C)
Alfa-ketoglutarát (5C)
Sukcinyl-CoA (4C)
Sukcinát (4C)
Fumarát (4C)
Malát (4C)
CO2NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NAD+ CO2GTP
GDP
PFADH2
FAD
NAD+
NADH + H+
+
glykolýza aerobní fosforylace
Krátkodobý zážeh =
glykolýza
Nový směr = nová rychlost
= aerobní zpracování laktátu
pyruvát
laktát Acetyl-CoA
LDH PDH
65 % VO2 max
2 : 1
90 % VO2 max
3 : 1Pyruvát (3C)
CO2NAD+
NADH + H+
Acetyl-CoA (2C)
Oxalacetát (4C) Citrát (6C)
Izocitrát (6C)
Alfa-ketoglutarát (5C)
Sukcinyl-CoA (4C)
Sukcinát (4C)
Fumarát (4C)
Malát (4C)
CO2NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NAD+ CO2GTP
GDP
PFADH2
FAD
NAD+
NADH + H+
Laktát je preferovaným energetickým substrátem
UTP Glykogen Pi
UDP G 1-P
G-fosforyláza
G 6-P
ADPATP IZOMERACE
GL hexokinázaF 6-P
F 1,6-P
Glyceraldehyd 3-P
IZOMERACE
PFKADP
ATPPifruktóza-difosfatáza
Glyceraldehyd 3-PP-enol pyruvát
NADNADH
ATP ADP
fosfoglycerát kináza
Glyceraldehyd dehydrogenáza
enoláza
pyruvát
ADP
ATPPyruvát kináza
laktát
LDHNADH
NAD
dtto
Koenzymy a transportéry monosacharidů (MCT)
3. Višegrádsky kongres
pyruvát
laktát Acetyl-CoA
LDH PDH
glukosa
s časem stoupá
s časem klesá
Při tělesné práci
Během tělesné práce
aerobní využití laktátu převyšuje využití glukózy
Laktát se stává hlavním aerobním substrátem
ZÁSADNÍ POSUN LAKTÁTOVÉHO PARADIGMATU
• Důkazy podporující laktátového mezibuněčného člunku
• Laktát jako produkt anoxie nebo dysoxie je spíše výjimkou než pravidlem
Laktát je
1. anaerobní metabolit v podmínkách anoxie
2. hypoxický metabolit v podmínkách dysoxie
3. aerobní metabolit v podmínkách adekvátního zásobení kyslíkem a utilizace glukózy nebo glykogenu jako energetického substrátu
Laktátové paradigma