Ders Egzersiz fizyolojisine giriş, temel kavramlar, Hücre fizyolojisi

... konulu sunumlar: "Ders Egzersiz fizyolojisine giriş, temel kavramlar, Hücre fizyolojisi"— Sunum transkripti:

1 Ders Egzersiz fizyolojisine giriş, temel kavramlar, Hücre fizyolojisi

2 Anatomi; vücut parçalarının yapısı, şekilleri ve birbirlerine göre organizasyonunu inceleyen bir bilim dalıdır. Fizyoloji; Organizmanın ve organizmayı oluşturan yapıların işlevlerini inceler. Vücut fonksiyonlarını inceleyen ve bir canlının canlı olma özelliğini devam ettirmede rol oynayan bütün yaşamsal fonksiyonların ne olduğunu ve nasıl işlediğini açıklayan bilim dalıdır.

3 Fizyoloji Fizik Kimya Biyoloji Fizyoloji Hayvan Fizyolojisi
İnsan Fizyolojisi Spor Fizyolojisi Bitki Fizyolojisi

4 Egzersiz Fizyolojisi; İnsan organizmasının kassal çalışmalara cevabını ve uyumunu sportif performansı arttırma amacını güden antrenmanların fizyolojik temellerini inceleyen bir bilim dalıdır (Akgün, 1986) Egzersiz Fizyolojisi Egzersiz, antrenman, spor ve hareketsizliğin bireyler üzerindeki akut ve kronik etkilerini inceleyen bilim dalıdır (Açıkada, Ergen, 1989).

5 Organizmadaki uygun biyokimyasal ve biyofiziksel uyumların gelişmesi
Performansın arttırılması Kalite ve miktar açısından antrenmanların amaca dönük olarak kullanılabilmesi

6 İnsan vücudu birbirinin içinde bulunan ve karmaşıklık derecesi birbirinden farklı olan bölümlerden oluşur. Bilindiği gibi bütün kimyasal maddelerin en küçük yapı taşları atomlardır.

7 Atom: Bir kimyasal elementin en küçük parçası elementin tüm özelliklerini taşır. Elektron ve protonlara sahiptir. İyonlaşma; Bir atomun (-) yük vererek yüklenmesi veya (-) yük alarak düşmesi demektir. Pozitif elektron yüklü iyonlara “katyon”, negatif elektrik yüklü iyonlara “anyon” denir. H⁺ (1 elektron vermiş atom) OH⁻ (1 elektron almış atom grubu) (SO₄) ² ⁻ (2 elektron almış atom grubu)

8 İnsan vücudunu oluşturan kimyasal maddelerde atomların bir araya gelmesiyle oluşan ve molekül adı verilen daha büyük parçalardan oluşmuştur. Molekül bir birine bağlı bir grup atomun oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır. Moleküller bir araya gelerek hücreleri oluştururlar. Hücre dokuların en küçük yapı taşlarıdır ve yaşamın tüm özelliklerini sergilerler. Kas, sinir, kan hücresi gibi…

9 Ortak fonksiyonları olan hücreler bir araya gelip organize olarak doku adı verilen tabakaları veya kitleleri oluşturur. Farklı dokular bir araya gelerek organları oluşturur. Organlar özel fonksiyonlara sahip karmaşık yapılardır. Birbirine benzer organların bir araya gelerek oluşturduğu organ gruplarına organ sistemleri adı verilir. Farklı organ sistemlerinin bir araya gelmesiyle organizma oluşur.

10 Atom Molekül Organel Hücre Doku Organ Sistem Organizma

11 Yapı Taşları Vücudun beslenmesi, oluşturulması ve hayatta kalabilmesi için gerekli organik ve inorganik maddelerdir. İnorganik maddeler, elementler, tuzlar ve vitaminler gibi maddelerdir ve çoğunlukla dışarıdan alınmaları gerekir. Organik maddeler ise karbonhidratlar (şeker), lipidler (yağ), proteinler ve nükleik asitlerlerden oluşur. Organik maddeler çoğunlukla vücudun içinde yapılmakla beraber dışarıdan da alınabilirler.

12 Karbonhidratlar Karbonhidratlar; enerji elde etmek amacıyla kullanılan organik moleküllerdir. Vücuttaki organik materyalin % 3’ü Hücre yapısının %1’i Enerji metabolizmasında çok önemli Karbonhidratlar polar moleküllerdir. En basit karbonhidratlar Monosakkaridler (glukoz,fruktoz ve galaktoz) gibi tek bir şeker zincirinden oluşur. En önemlileri Glukoz (6 C’lu) polisakkarid (un, nişasta ve şeker) gibi çok sayıda şeker zincirlerinin dallanması sonucu meydana gelebilirler. Monosakkaritler birleşerek sukroz(fruktoz+glukoz), maltoz(glukoz+glukoz), laktoz(glukoz+galaktoz) gibi disakkaritleri oluştururlar.

13 Lipidler Lipidler; suda çözünmeyen, çok iyi depo molekülleridir. Fosfolipidler; fosfat içeren lipidlerdir ve biyolojik zarların yapısında bulunan primer lipidlerdir. Ağırlıklı olarak H ve C atomlarından oluşur. Nonpolardır. Bedendeki organik materyalin %40’ı Triaçilgliseroller (lipidlerin vücutta en çok bulunan türü) 3 Y.A. + Gliserol Y.A. Bir ucunda COOH bulunan C zinciri ‘2’li fragmanların birleşmesiyle oluştuğundan çoklukla çift sayıdadır. En sık 16 ve 18 C’lular görülür.

14 Proteinler Proteinler; canlıların yapı ve fonksiyonları için merkezi önemi olan organik moleküllerdir. Yaşamsal olayların her aşamasında kilit rol oynarlar. Çeşitli kimyasal bağlarla bir araya gelmiş amino asitlerden oluşurlar. İnsan vücudunda 20 çeşit amino asit bulunur bunların vücutta üretilemeyenlerine esansiyel aminoasitler denir ve besinlerle alınması gerekir. Enzimler, kollajen, hemoglobin, reseptör, aktin, miyozin, antikorlar ve bazı hormonlar protein yapısındadır.

15 Bedendeki organik materyalin %50’si. Birçok bedensel yapıda yer alır.
C,H,O,N ve bir miktar S’ den oluşur. Çoklukla büyük moleküllerdir. Altbirimleri aminoasitler , Primer (polipeptid zinciri), Tersiyer (α–helix) Sekonder (Globüler) yapılar Steroidler C atomlu 4 halkanın bileşkesi (steron halkası) (Kolesterol, Testosteron, Östrogen) Steroidler, böbrek üstü bezlerinde bulunan ACTH kontrolü altında kolesterolden üretilen ve salgılanan horman yapısıdır. Tuz tutucu kortizonları salgılarlar. Bu hormonlar genellikle su-tuz dengesini sağlarlar. Çekirdekte protein üretimi için ihtiyaç olan transkripsiyonu başlatma özelliğine sahiptirler. Steroidler farklı hücre ve dokularda farklı işlevler gösterirler. Bu yüzden steroidler sporcular tarafından kullanılmak istenir.Steroidlerin çeşitlerine göre değişik bölgelere değişik etkileri vardır. Steroidler sporcuların kas geliştirmek için istediği bazı etkiler sağlar. Bunlar güç, dayanıklılık, hızlı kas gelişimi, özgüven duygusu, yağ yakmaya yardımcı olması gibi etkilerinden dolayı sporcular tarafından tercih edilir.

16 Nükleik asitler Nükleik asitler; hücrenin yönetici molekülleridir. Iki nükleik asit vardır. Deoksiribonükleik asit (DNA) ve Ribonükleik asit (RNA). İnsan DNA’sı çift sarmal, RNA’sı ise tek zincir halindedir. Nükleik asitler, kalıtım materyalidir. Hücrenin genetik şifresini taşır. DNA her hücrede bulunur. RNA daha çoğunlukla yeni protein, aminoasit vb. üretiminde şablon görevi görür. DNA, adenin, timin, sitozin ve guanin nukleotidlerinden oluşur. RNA adenin, urasil, sitozin ve guanin’den oluşur.

17 Elementler Major Elementler (Yüzde miligram kadar bulunan elementler)
Bilinen yüzden fazla elementten 24’ü vücudun yapı ve işlevlerinin sürdürülmesinde görevlidir. Bunların dördü bedende yer alan atomların %99’unu oluşturur. H - %63 O - %26 C - %9 N - %1 Minör Elementler (Yüzde mikrogram kadar bulunan elementler) İyon halde bulunanlar-Çoğu elektriksel olarak yüklü atomlar durumunda bulunurlar Elektrolit dengesini sağlarlar  Bu elementler hücrelerin elektriksel özellikleriyle kimyasal enerjilerinin aktarımı ve kullanımında önemli rol oynarlar. Vücuttaki elementlerin % 0.7’sini oluştururlar. Bunlar Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg dur.

18 İz Elementler Normal büyüme ve bedensel işlemler için bulundukları çok küçük miktarlarda dahi önemlidirler. Hemoglobin, myglobin (Fe), çeşitli enzimlerin yapısında bulunan metaller vardır. Vücuttaki elementlerin % 0.01’ini oluştururlar. Fe, I, Cu, Zn, Mn, Co, Cr, Se, Mo, F, Sn, Si, V. Belirtilen 24 element dışında besinlerle ve solunan havayla alınan elementler olabilir ancak bunların beden için gereken kimyasal bir fonksiyonları yoktur. Hatta Pb ve Hg gibi bazıları toksiktir.

19 Alım - Yapım - Yıkım Her hücre ihtiyaç duyduğu maddeleri ya dışardan alıp işlemlemesi (anabolizma), ya da kendi üretmesi (sentez) ve daha sonra arta kalanları yok etmesi gerekir (katabolizma). Bu işlemlere metabolizma adı verilir. Amaç, madde ve enerji alış verişinin sağlanmasıdır. Anabolizma; basit moleküllerden kompleks moleküller sentezlenir. Aminoasitler gibi küçük moleküllerin birleştirilerek proteinler gibi kompleks moleküllerin oluşması sağlanır. Anabolik reaksiyonların enerjiye gereksinimi vardır. Katabolizma; Enerjiden zengin yakıt moleküllerinin yıkılması ile kimyasal enerji oluşumudur. Katabolizma reaksiyonları sonucu kompleks moleküllerden enerji oluşumu sağlanır.

20 Hücre Hücre, hücre zarı ile çevrelenmiş stoplazma adı verilen bir sıvı ve bu sıvı içine dağılmış organellerden oluşur. Su, elektrolit, protein, lipid ve CHO’ dan oluşur. Sitoplazma Hücre zarı ve hücre çekirdeği arasındaki yapıdır. Sitoplazma 2 ana bileşenden oluşmaktadır; sitozol ve organeller. Sitozol; büyük bir bölümü sudan oluşan, protein, karbonhidrat, tuz ve mineral v.s içeren jöle kıvamında bir yapıdır. Su: Tipik bir hücrenin ağırlığının ort. %80’i sudur. Su bir çok katı madde için eritici görev yapar. Suda erimeyen maddeler yapısında iyonik veya polar gruplar taşımayan (yağlar) maddelerdir. Biyolojik yönden önemli bir çok molekül suda erir ve kimyasal reaksiyonlar için ideal ortamlar yaratır. Su sadece eritici olarak görev yapmaz kendisi de bir çok olaylarda reaksiyona katılır.

21 Hücre Membranı Hücre zarı, sitoplazma zarı, sitoplazma membranı, plazma membranı olarak da adlandırılır. Hücre zarı; hücreyi çevreleyerek dış etkilerden korur, hücreye şekil verir, madde alışverişini denetler, hücrenin bütünlüğünü ve hücre homeostazisini sağlar. (Homeostazis = dinamik denge)

22

23 Hücre zarı akışkan bir yapıdadır (sıvı yağın yoğunluğuna sahiptir)
Hücre zarı akışkan bir yapıdadır (sıvı yağın yoğunluğuna sahiptir). Hücre zarının lipid ve proteinleri devamlı hareket halindedir (Akışkan Mozaik Model). Hücre zarından bazı maddeler diğerlerine göre daha kolay geçerken bazı maddelerin geçişine izin verilmez. Bu nedenle hücre zarı seçici geçirgen (selektif permeabl) olarak tanımlanır. Hücre zarından; küçük moleküller büyük moleküllere göre, nötr moleküller iyonlara göre, yağda çözünen moleküller çözülmeyenlere göre, yağı çözenler çözemeyenlere göre daha kolay geçer. Madde alışverişi, içeri doğru (endositoz) veya dışarı doğru (ekzositoz) olabilir. Endositoz; hücre zarından geçemeyecek kadar büyük moleküllerin hücre içerisine alınmasına endositoz denir. Endositoz 2 şekilde gerçekleşir; fagositoz ve pinositoz

24 Fagositoz; hücrenin, hücre zarından geçemeyecek büyüklükte olan besin, bakteri v.b. yalancı ayaklar (pseudopod) çıkartarak hücre içerisine almasına denir. Pinositoz; hücrenin, hücre zarından geçemeyecek büyüklükte olan besin, yabancı cisim v.s hücre zarında oluşturduğu bir kesecik yardımı ile hücre içerisine almasına denir.

25 Ekzositoz; hücre zarından geçemeyecek kadar büyük besin, yabancı cisim v.s hücre dışına atılmasıdır.

26 Transport (taşıma) Mekanizmaları
Difüzyon; moleküller daha yoğun oldukları ortamdan daha az yoğun oldukları ortama doğru hareket ederler. Bu olaya difüzyon adı verilir. Hücre içi ile dışı arasındaki yoğunluk farkı sayesinde gerçekleşen difüzyon olayı, hücrenin enerji harcamasını gerektirmez.

27 Kolaylaştırılmış Difüzyon; Bazen difüzyonu hızlandırmak için hücre içerisindeki taşıyıcı proteinler devreye girer. Bu geçiş mekanizmasına kolaylaştırılmış difüzyon adı verilir. Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru gerçekleştiği için enerji harcamayı gerektirmez

28 Aktif (Transport) Taşıma: Moleküllerin az yoğun oldukları ortamdan çok yoğun oldukları ortama geçebilmeleri için enerji gerekmektedir. Konsantrasyon akışının tersine gerçekleşen bu geçişe aktif taşıma veya aktif transport denir. Gereken enerji, yüksek enerjili fosfat bağları içeren ATP, moleküllerden elde edilir.

29 Adenozin Trifosfat (ATP): Canlılarda, yıkım olayları sonucunda elde edilen enerji, ATP molekülündeki fosfat bağlarında saklanır. Enerji gerektiren durumlarda (sentez reaksiyonları, aktif transport gibi) ATP enzimatik olarak yıkılır. Bir fosfat bağının yıkılması ile 7300 kalori açığa çıkar.

30 Organeller Hücrenin fiziksel yapısı
Hücre Zarı ; Kalınlığı 7,5 nörometre . Protein ve lipid yapıdadır. Karbonhidrat da içerir. Seçici geçirgen bir yapıdır. Nükleus (hücre çekirdeği): Hücrenin kontrol merkezi, beynidir. Nükleus, genetik materyali yani DNA’yı içerir. Nukleolus (Çekirdekçik): Hücre çekirdeğinin içinde ikinci bir çekirdek gibi görünür. DNA yumak halinde bulunur

31 Endoplazmik retikulum ; Protein sentezinin olduğu yerdir. 2 çeşittir
Endoplazmik retikulum ; Protein sentezinin olduğu yerdir. 2 çeşittir. Granüler retikulum.Pürüzlüdür protein sentezi yapılır. Protein sentezlenmesi için gerekli steroidlerin ve yağ asitlerinin sentezlendiği organeldir. Agranüler retikulum pürüzsüzdür. Kas hücresinde sarkoplazmik retikulum adını alarak kalsiyum düzenlenmesinde rol oynar. Golgi Kompleksi ; Üretilen proteini dışarıya vermeden saklayarak depo görevini gören aygıt. Salgı kesecikleri; Proteinleri golgiden alıp dışarı gönderen yapılar yani taşıyıcılar. Mitakondri ; Sitozole dağılmış halde bulunan, göreceli olarak büyük organellerdir. Organik bileşiklerden elde edilen enerjiyi, ATP’ye dönüştüren kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği organeldir. Oksidatif fosforilasyon enzimlerinin esas bulunduğu yerdir. Hücrenin enerji evi. ATP üretimi oksijen tüketimi ve CO2 üretimi ve enzimler içerir. Lizozomlar ; Hücreye ulaşan bakterilerin veya hücre içindeki maddelerin artıklarını parçalanması ve atılması görevini gören organel Ribozomlar Zarsız yapılar, aminoasitlerin birleşerek proteinleri oluşturdukları yer. Endoplazmik retikulumla ilişkili çalışır. Sentriol ; Stoplazmada birer çift olarak bulunur. Zarsız ve silindirik yapıdadır. Hücre bölünmesinde rol oynar.

32 Ökaryotik Hücre Yapısı: 1)Çekirdekçik 2) Çekirdek 3)Ribozom 4)Vezikül 5)Granüllü (Tanecikli)Endoplazmik Retikulum 6)Golgi Aygıtı 7)Sitoiskelet 8)Granülsüz (Düz)Endoplazmik Retikulum 9)Mitokondriler 10)Koful 11)Sitoplazma 12)Lizozom 13)Sentriyoller

33 HÜCRE İÇİ VE DIŞI SIVILARI
İnsan vücudunun % 60 sıvıdır. Bu sıvı bir bölgede toplanmaz. Çeşitli kompartmanlar içersine dağılmıştır. Sıvılar; madde taşıma, hacim oluşturma, reaksiyonlar ve bazı özel görevler için gereklidir. Organlar dokular, sistemler hücrelerden oluşur. Bu hücrelerin birbiriyle ilişkisini sağlayan bir sıvı vardır. Bu sıvı ve işlemi sağlayan sistem İç Ortamdır. Bu sıvıya ekstrasellüler sıvı (Hücre dışı sıvı)denir. Yani ekstrasellüler sıvı hücrenin içinde yüzdüğü sıvıdır. Bu sıvının içinde besin maddeleri, tuz ve su bulunur ve bu hücrenin yaşayabilmesi için insan vücudundaki ısıya ihtiyacı vardır. Bu ısı den ye kadar çıkar. Hücrenin içindeki kendi sıvısına İntrasellüler sıvı (hücre içi sıvı), hücreler arası sıvılara da İntersitisyal sıvı denir. Toplam vücut sıvısının 1/3 ‘ü ekstrasellüler sıvıdır.

34 V.A. 70 kg. olan bir insanın için belirlenen ortalama değerlerdir.
   V.A. 70 kg. olan bir insanın için belirlenen ortalama değerlerdir. İntrasellüler sıvı 2/3 = 28 lt. TVA %40 TOPLAM VÜCUT SIVISI  Plazma %20 ESS %4 TVA EKSTRA SELÜLER SIVI 1/3 =14 LT. İnterstisyal Sıvı %80 ESS 11lt %16 VA

35 EK Bilgi: Membran Geçirgenliği
Hücrenin dış ortam sıvısı (Ekstra sellüler sıvı) ile temas ettiği tek yer hücrenin dış yüzeyidir. Hücrenin temel faaliyetleri için bazı maddeler hücreye girerken bazı artık maddeler de hücreden uzaklaştırılmaktadır. Hücreye giren ve çıkan maddeler için hücre zarı seçici geçirgen bir engel oluşturur. Hücrenin elektriksel aktivitelerinde hücre zarı önemli bir rol oynar. Örn. Sinir ve kas hücrelerinin elektriksel olayları ve uyarılmaları hücre membranının özel karakteri sayesinde olur. Ayrıca çeşitli kimyasal haberciler (hormonlar ve benzer maddeler) hücre üzerindeki etkilerini membran yoluyla yaparlar. Hormonlarında membranı geçebilen ve geçemeyenleri vardır.

36 Pasif taşıma Sistemi Aktif Taşıma 1. Difüzyon
2. Kolaylaştırılmış Difüzyon 3. Osmosis 4. Filtrasyon Aktif Taşıma 1. Endositoz Pinositoz (Sıvı) Fagositoz (Katı) Ekzositoz

37 Pasif Taşıma Sistemi Difüzyon: Yayılma
Molekül ve iyonların yüksek yoğunluklu olduğu bölgelerden düşük yoğunluklu olduğu bölgelere doğru taşınma hareketi Bu hareket eşitlik-denge sağlanana kadar devam eder. Polar ya da iyonize olmuş moleküller membranı çok yavaş geçerler veya hiç geçemezler. Polar olmayan ya da az polarize olmuş bileşikler membranı kolay geçerler; zira membranın kendisi de polar olmayan bileşiklerden lipidlerden yapılmıştır.

38 Biyolojik önemi olan moleküllerin çoğu yağda az suda çok eriyen moleküllerdir. Genel olarak lipidlerde eriyen moleküller membranı rahat geçerler. Ancak bazı moleküllerin membran geçişleri lipidlerde erime derecelerine göre olmaz. Örneğin: Na+, K+, Cl-, glukoz ve amino asitler yağda erimezler, fakat membrandan kolay geçerler. Sebebi;moleküllerin ya da iyonların çapı küçüldükçe membrandan geçişleri daha kolay olur. Molekül büyüklüğü ile membran geçiş hızı arasındaki ilişki elektrik yüklü moleküllerin membranda var olan delikler (porlar) yoluyla membranı geçtiklerini göstermektedir. Çapları 8 A’ dan büyük olan elektrik yüklü (polar veya iyonize) moleküller membranı difüzyon yoluyla çok yavaş geçebilirler Porların varlığı küçük polar moleküllerin ve iyonların geçişini izah eder.; ancak şekerlerin ve amino asitlerin geçiş şekli farklıdır.

39 Taşıyıcılar aracılığıyla Difüzyon
Şekerler ve aa. Çapları 8 A dan büyüktür. Ancak hücrenin enerjisini sağlayabilmek için şekerlere, kendi proteinlerini sentezlemesi için a.a. lere ihtiyacı vardır. Bu bileşiklerin hücre zarından geçmeleri, membran yapısında bulunan özel mekanizmalara ihtiyaç duyar. Özgüllük Doymuşluk Rekabet

40 Kolaylaştırılmış Difüzyon (yalnız yüksek yoğunluktan alçak yoğunluğa…)
Aktif Taşıma: Alçak yoğunluktan Yüksek yoğunluğa doğru olabilir.. Metabolik enerjiye ihtiyaç duyar. Fagositoz Pinositoz Endositoz Ekzositoz

41 Osmosis/Ozmoz: Hücre membranından suyun geçişidir.
Filtrasyon: Bir membranın iki yüzü arasında basınç farkı varsa basıncın fazla olduğu taraftan az olan tarafa sıvı ve erimiş maddelerin geçmesi. Burada membran bir elek gibi işlev görmektedir ve gözeneklerin büyüklüğüne göre belirli büyüklükteki maddeler geçirilir. Maddelerin membranı geçiş hızı basınç ile doğru orantılıdır. Kan kılcal damarlarından eriyiklerin damar dışına çıkışı(dokular arası sıvı-intersitisyal sıvı) filtrasyon ile olur ve basınç farkını yaratan güç kan basıncıdır.