ENERJİ. Enerji, iş yapabilme kapasitesidir. Doğada mevcut olan enerji şekilleri; 1.Kimyasal Enerji 2.Mekanik Enerji 3.Isı Enerjisi 4.Işık Enerjisi 5.Elektrik.

... konulu sunumlar: "ENERJİ. Enerji, iş yapabilme kapasitesidir. Doğada mevcut olan enerji şekilleri; 1.Kimyasal Enerji 2.Mekanik Enerji 3.Isı Enerjisi 4.Işık Enerjisi 5.Elektrik."— Sunum transkripti:

1 ENERJİ

2 Enerji, iş yapabilme kapasitesidir. Doğada mevcut olan enerji şekilleri; 1.Kimyasal Enerji 2.Mekanik Enerji 3.Isı Enerjisi 4.Işık Enerjisi 5.Elektrik enerjisi 6.Nükleer Enerji

3 ENERJİ KAYNAKLARI

4 Fotosentez Fotosentez: CO 2 + H 2 O Glikoz+O 2 Güneş Işığı Klorofil Fotosentez: 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 +O 2 Güneş Işığı Klorofil

5 Biyolojik Enerji Devri Yediğimiz besinler, solunum dediğimiz metabolik işlem sırasında O 2 tarafından parçalanarak CO 2, H 2 O ve kimyasal enerjiye dönüşürler. Büyüme ve kasların mekanik çalışması gibi biyolojik etkinliğin oluşması için gerekli enerji bu metabolik solunum aracılığı ile elde edilir. Bütün bu işlemlere BİYOLOJİK ENERJİ DEVRİ denir. CO 2 H 2 O O2O2 Kullanılan enerji İNSANLAR VE HAYVANLAR YİYECEKLER YEŞİL BİTKİLER GÜNEŞ

6 Enerji, İş ve Güç Enerji= İş yapabilme kapasitesidir (Joule/kalori) İş= kuvvet X kuvvet yönünde kat edilen mesafe (kgm, kalori, joule) Güç= Birim zamanda ortaya konan iş. Güç=İş/zaman=kgm/sn veya watt

7 ENERJİ, İŞ VE GÜÇ BİRİMLERİ 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 yapmış olduğu iş ve güç nedir? İş = 170,56 kg X 2.5 m = 426,4 kgm = 1 cal Güç = İş/zaman = 426,4/1,5 = 284,26 kgm/sn = 0,774 watt

8 Enerji ve Enzimatik Aktivite Enzimler bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran katalizörlerdir. Özellikleri Proteindirler Katolizörlerdir Yüksek ısıda etkisizleşirler (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.

9 ENERJİ SİSTEMLERİ

10 Adenozin Trifosfat ATP Kas kasılması enerji gerektiren bir olaydır ve kas kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çeviren bir mekanizmadır. Besin maddelerinin parçalanması ile oluşan enerji iş yapımında kullanılmaz, yani direkt olarak mekanik enerjiye dönüştürülemez. Besin maddelerinden elde edilen enerji kasta depo edilebilen bir madde olan ATP nin yapımında görev alır.

11 ADENOZİN P P P YÜKSEK ENERJİ İÇEREN FOSFAT BAĞI ADENOZİN P P P P İ A T P KULLANILAN ENERJİ A B ATP’nin basit yapısı B:ATP’ nin parçalanarak ADP (adenozin- di fosfata) dönüşerek enerji açığa çıkması, 1 mol ATP parçalanması ise 7-12 kcal arasında enerji açığa çıkar.

12 Yiyecek PC ENERJİ +Yan ürünler +ADP+Pi ATP ÇİFTE REAKSİYONLAR

13 Enerji Sistemleri 1.Anaerobik Metabolizma ATP-PC (fosfojen) Sistemi Anaerobik Glikoliz (laktik asit) Sistemi 2.Aerobik Metabolizma

14 ATP-CP veya Fosfojen Sistemi a. Kreatin yüksek enerji bağı P b. CP   Kreatin + Pi + Enerji Enerji + ADP + Pi   ATP

15 KREATİN P Yüksek enerjili fosfat Bağı KREATİN P Kullanılan Enerji PC C P İ Fosfokreatin yapısı B: Fosfakreatin parçalanarak (Kreatin, İnorganik fosfatın ayrışması ile ) ATP’ yi resentezleme için kullanılacak enerji açığa çıkar. PC Pi + C + Enerji ORTAM: Kas hücresi Enerji+ADP+Pİ

16 Kas Glikojeni Glukoz Kan Glukozu Glikolitik Reaksiyonlar ADP+Pi Zinciri ATP Pirüvik Asit Laktik Asit Anaerobik glikoliz: Glikojen kimyasal bir seri reaksiyon sonucunda laktik asite parçalanır. Bu parçalanma sırasında enerji (ATP) açığa çıkar.

17 Anaerobik Glikoliziz sonucu Laktik asit oluşur Sadece CHO enerji kaynağı olarak kullanılır O 2 kullanılmaz Yalnızca birkaç mol ATP üretilir (2-3 mol) C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 + Ener ji (Glukoz) ( Laktik asit ) ENERJİ + 3 ADP + 3 Pi 3 ATP

18 Aerobik sistemde genel olarak 3 aşama vardır, bunlar : 1. a) Aerobik glikoliz (glukozun oksijenli ortama giriş için parçalanması) b) Beta-oksidasyon (Yağ asitlerinin oksijenli ortama giriş için parçalanması) 2. Krebs çemberi 3. Elektron transport sistemi

19 glikojen Glikoz 2 mol ATP Kazanç 3 mol ATP Piruvat Laktat Karaciğere O2O2 CO 2 H2OH2O İlave kazanç 38mol ATP O2O2 GLİKOZUN AEROBİK VE ANAEROBİK METABOLİZMASI Citrik acid siklusu

20 C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 + ENERJİ (Glikojen) (Laktik asit) ENERJİ + 3 ADP + 3 Pİ3 ATP ‘Anaerobik glikolizde elde edilen tahmini enerji değerleri’ 1. Maksimal laktik asit toleransı 2.0 - 2.3 60-70 / kg Kas toplam kas kütlesi 2. ATP formasyonu (milimol) 33 - 38 1000 - 1200 3. Kullanılabilir enerji (kcal) 0,33 - 0,38 10,0 - 12,0

21 AEROBİK SİSTEM YAĞ K.HİDRAT PROTEİN Kreps çemberi Oksidatif fosfarilizasyon H2O CO2 ENERJİ Hidrolosiz Gliserol serbest yağ asitleri Beta oksidasyonu Asetil koenzim A Glikoz Prüvik asit Asetil koenzim A Polypeptitler Aminoasitler Deominasyon Keto asit AEROBİK ENERJİ ÜRETİMİ

22 KREPS DEVRİ Kreps devrinde iki önemli kimyasal süreç vardır; *Karbondioksit üretimi (CO 2 ) *Elektronların taşınması (oksidasyon) HH+ + e (Hidrojen atomu) (Hidrojen iyonu) (Elektron) C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + ENJ (glikojen) Enj + 39ADP + 130pi 39ATP C 6 H 32 O 6 + 23O 2 16CO 2 + 16H 2 O + ENJ (palmitik asit) Enj + 130ADP + 130Pİ 130ATP

23 KREPS DEVRİ CO 2 ELEKTRON TAŞIMA SİSTEMİ H2O ADP+Pİ ATP ADP+Pİ ATP ADP+Pİ ATP H+e CO2 GLİKOJEN GLİKOZ PİRÜVİK ASİT CO2 ADP + Pİ ATP ANAEROBİK GLİKOZ PROTEİN YAĞLAR O 2 (AEROBİK) SİSTEMİNİN BİR ÖZETİ O2O2

24 Beta-oksidasyon Bir mol trigliseritin parçalanması sonucu oluşan 3 mol yağ asitinin krebs çemberine (oksijen sisteminin başlangıcı) girebilmesi için, çembere giriş maddesi olan Asetil-CoA’ya dönüşmesi gerekir. Bu dönüşüm olaylarını içeren kimyasal reaksiyonlar dizisine ”Beta- oksidasyon” adı verilir.

25 Krebs Siklusu veya Sitrik Asit Döngüsü

26 Krebs çemberinde oluşan bu oksidasyon olayları sırasında : 1.CO 2 üretimi gerçekleşir. 2.Elektronlar Hidrojen atomları yolu ile uzaklaştırılır. H H + - e - 3. Az miktarda’ da ( 2 mol ) ATP üretilir.

27 1 mol ATP üretmek için enerji kaynağı olarak glukoz kullanıldığında 3.5 litre O 2 Yağlar kullanıldığında ise 4 litre O 2 harcanması gerekir.

28 Elektron Taşıma Sistemi ( ETS ) hidrojen iyonları (H + ) ve elektronlar (e - ) elektron taşıma sisteminde, yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine doğru taşınırlar. H 2 O’nun yanısıra ATP de üretilir. Taşınan her bir çift elektrondan ortalama 3 mol ATP üretilir.

29 Enerji sistemlerinin genel karakteristiği ATP-PCLAO2O2 ANAEROBİK AEROBİK ÇOK SÜRATLİSÜRATLİYAVAŞ KİMYASAL YAKIT PC BESİN YAKITI K. HİDRAT BESİN Y. K.HİDRAT, YAĞ, PROTEİN ÇOK SINIRLI ATP ÜRETİLİR SINIRLI ATP ÜRETİLİRSINIRSIZ ATP ÜRETİLİR KASTA BULUNUŞU SINIRLI KAS YORGUNLUĞUNA SEBEP OLUR YORGUNLUĞA SEBEP OLAN ÜRÜNLER ÜRETİLMEZ YÜKSEK GÜÇ İSTEYEN KISA SÜRELİ, PATLAYICI EFORLARDA KULLANILIR 1-3 dk ARASINDAKİ AKTİVİTELERDE KULLANILIR UZUN SÜRELİ DÜŞÜK ŞİDDETTEKİ AKTİVİTELERDE KULLANILIR

30 Oksijen Tüketimi ve Enerji Üretimi Aerobik yolla ATP üretimi sırasında 1 mol ATP üretimi için (glikoz) 3,5 lt O 2 ’ye 1 mol ATP üretimi için (yağ) 4,0 lt O 2 ’ye 1 mol glikojen yıkımı için 134,4 lt O 2 ’ye 1 mol palmik asit (yağ) yıkımı için 512 lt O 2 ’ye ihtiyaç duyulur Glikojen % 50 ISI YağYıkımıEnerji PC%50 ATP sentezi BESİN MADDELERİNİN YANMASI SIRASINDA; Karbonhidratlar 1 lt O 2 kullanarak 5 kcal Yağlar 1 lt O 2 kullanarak 4,7 kcal ısı enerjisi açığa çıkarırlar

31 DİNLENME VE EGZERSİZ SIRASINDA AEROBİK VE ANAEROBİK ENERJİ KAYNAKLARI

32 Dinlenme ve antrenman koşullarında anaerobik ve aerobik sistemlerin belirlenmesi aşağıdaki üç önemli faktörle ilişkilidir; Parçalanan besinlerin türü Bunların her iki sistemde oynadığı rol Kandaki laktik asit oranı

33 Dinlenme (istirahat) + 0 2 AEROBİK ATP+CO 2 +H 2 O ANAEROBİK ATP+LAKTİK ASİT

34 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)

35 Egzersiz Tipi Kısa süreli maksimal yüklenmeli (yoğun) egzersizler Uzun süreli düşük şiddetteki egzersizler

36 Kısa Süreli Egzersizler Bu tür egzersizler;  100-200, 400m sürat ve 800m koşuları ile 2-3 dk sürer  Bu tip egzersizlerde ağırlıklı olarak CHO’lar enerji kaynağı olarak besindir.  Anaerobik metabolizma ağırlıklı olarak kullanılılır.

37 Kısa Süreli Maksimal Yüklenmeli Egzersizler KARBONHİDRAT YAĞ ANAEROBİK +O2 AEROBİK ATP + LAKTİK ASİT ATP+CO 2 +H 2 O

38 Bu tür egzersizlerde anaerobik metabolizmanın kullanılmasının temel iki nedeni vardır. - Herkesin ‘maksimum oksijen tüketimi’ yada ‘aerobik kapasite’ sinin (MaxVO 2 ) bir üst sınırı vardır ve bu herkes için farklıdır. - Organizmaya alınan oksijeni ve bunun tüketimini bir üst düzeye çıkarmak için en az 2-3 dk gereklidir.

39 Örneğin; - Elit sporcuların MaksVO 2 değeri; - Erkeklerde 5 lt/dk O 2 - Bayanlarda 3 lt/dk O 2 ’dir. Spor yapmayan (sedanter) larda MaksVO 2 değeri ; - Erkeklerde 3.2 lt/dk - Bayanlarda 2.2 lt/dk’dır.

40 100m sürat koşusu için eğer enerjimizi O 2 tüketerek elde etmek gerekirse dakikada en az 45lt O 2 gereklidir. - 10 sn’lik bir 100m koşusu için ise 8 H o 2 gereklidir. - Organizma bunu 10 sn’de karşılayamaz ve anaerobik metabolizma devreye girer. Bu durum şu şekilde tanımlanır. - Yüksek şiddetli egzersizlerde O 2 tüketiminin ihtiyacın altında olduğu ve gerekli enerjinin Anaerobik metabolizmadan sağlandığı bu evreye Oksijen Eksikliği veya Oksijen Açığı denir. - Bu durum yüksek şiddetli egzersizlerde ve diğer egzersizlerinde şiddetine göre egzersizin başında meydana gelir.

41 Sprintler 10-30 sn 800 m koşu 2 dk O 2 Eksikliği O 2 Tüketimi O 2 EksikliğiO 2 Tüketimi O 2 Gereksinimi

42 0 50 100 150 0 0.51.01.52 Egzersiz Süresi (dk) Kandaki Laktik Asit (%mg) Tükeninceye kadar olan egzersizlerde 30 sn den 2 dk ya kadar olan süre aralığındaki, kandaki laktik asit birikimi

43 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 O 2 sıkıntısı olmaz - Laktik asit az birikir ve egzersiz sonuna kadar aynı seviyede kalır.

44 En güzel örnek maratondur. - 2.10-2.30 saat sürer. - LA istirahatın 3-4 kat üzerine çıkar. - Atletlerin yorgunluğunun sebebi LA değildir. Bu aktivitelerde yorgunluğun nedenleri; - Kas ve karaciğerdeki glikojen depoları boşalır. - Vücut ısısı yükselir. - Sıvı ve elektrolit kaybı - Psikolojik yorgunluk - Fiziksel sarsıntılarda dolayı kassal ağrılar.

45 Düşük şiddetle uzun süre devam eden egzersizlerde (yürüyüş, golf ve bazı endüstriyel işler) - LA dinlenme seviyesinin üzerne çıkmaz. - O 2 seviyesi gerekli düzeye çıkana kadar ATP-PC sistem enerji ihtiyacını karşılar. - Bu durumda yorgunluk 6 saat yada daha uzun süre ertelenebilir.

46 Uzun Süreli Submaksimal Egzersizler KARBONHİDRAT YAĞ +O 2 AEROBİK ATP+LAKTİK ASİT ATP+ CO 2 + H 2 O

47 Egzersiz Süresi (dk) O 2 Eksikliği O 2 Tüketimi O 2 EksikliğiO 2 Tüketimi O 2 Gereksinimi 060 Dakikada O 2 Steady State (Denge Durumu)

48 Egzersiz Süresi (dk) 060 Kandaki Laktik Asit Steady state oksijen tüketimine ulaşıldığında egzersizin sonuna değin oluşan laktik asit sabit düzeyde kalır

49 100 90 80 70 6050 4030 20 100 0 20 30 40 50 60 7080 90 100 AEROBİK ANAEROBİK % % BAŞLICA ENERJİ KAYNAKLARI ATP-PC VE LA SİSTEM ATP-PC LA ASİT VE OKSİJENLİ SİSTEM OKSİJENLİ SİSTEM 100 200 400 800 MT. DK. 0,10 0,20 0,45 1,45 3,45 9,00 14,00 29,00 150,00 1500 3200 5000 10,000 42,200 *ENERJİ METABOLİZMASI VE EGZERSİZ

50 AlanPerformans süresiTemel Enerji SistemiAktivite Örneği 130 saniyeden azATP-PCGülle atma, 100 m koşu, 50 m yüzme 230-90 saniyeATP-PC ve Laktik Asit Sistemi 200-400 m koşu, 100 m yüzme, buz pateni 390-180 saniyeLaktik Asit- O 2 Sistemi 800 m koşu, cimnastik, boks, 200 m yüzme 4 180 saniyeden uzunO 2 Sistemi Takım oyunları, mukavemet kayağı, maraton, uzun mesafe koşuları ve yüzme

51 SPOR BRANŞLARI 1.BASEBALL 2.BASKETBOL 3.ESKRİM 4.ÇİM HOKEYİ 5.AMERİKAN FUTBOLU 6.GOLF 7.CİMNASTİK 8.BUZ HOKEYİ a.FORVET-DEFANS b.KALECİ 9.KÜREK 10.KAYAK a.SLALOM ATLAMA İNİŞ b.KAYAK KROS c.ARTİSTİK KAYAK 11.FUTBOL a.KALECİ 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.TENİS 14.ATLETİZİM 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.GÜREŞ 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 10 5 - 90 LA-O2 20 15 10 20 10 5 10 20 5 30 20 5 33 20 2 15 65 40 20 2 10 15 65 55 40 20 15 5 10 O2 - 20 - 50 - 95 33 - 20 - 5 40 70 10 - 5 25 40 70 80 95 - *DEĞİŞİK SPOR BRANŞLARINDAKİ DOMİNANT ENERJİ SİSTEMLERİ

52 İSTİRA- HAT O2TÜKETİMİİO2TÜKETİMİİ EGZERSİZ TOPARLANMA Toparlanma O 2 (O 2 borcu) O2 Eksikliği Kararlı denge *HAFİF VE ORTA ŞİDDETLİ EGZERSİZLERDE O 2 BORCU

53 Koşu Ekonomisi Submaksimal hızda daha az O2 O2 kullanımını ifade eder veya verilen hızda daha az enerji harcanmasını gösterir. Dayanıklılık sporu yapanlar için önemli bir gerekliliktir. Düşük koşu ekonomisine sahip bir sporcu aynı hızda yapılan bir koşu sırasında yüksek koşu ekonomisine sahip bir sporcuya oranla daha fazla O2 O2 tüketir.