Ltkov a energetick premena Na mechanick prcu ktor

Látková a energetická premena Na mechanickú prácu, ktorú sval vykonáva pri svojej kontrakcii, je potrebná energia. Zdrojom tejto energie sú výživné látky, ktoré človek prijíma potravinami a to cukry, bielkoviny a tuky. Motorickou látkou pracujúcich svalov sú cukry, kým tuky sú prevažne rezervnou a ochrannou látkou a bielkoviny stavebnou látkou. Ak človek nemá dostatočné množstvo cukrov, využíva na svalovú prácu aj tuky, prípadne i bielkoviny, ale tieto sa najprv premenia na cukry, a len potom sa môžu zužitkovať ako zdroj svalového pohybu. 1

Vo svaloch je vždy prítomný cukor uskladnený vo forme živočíšneho škrobu, glykogénu. Rozpadom tejto vysokomolekulárnej látky sa uvoľňuje chemická energia, z ktorej sa menšia časť využije na mechanickú prácu a zvyšok sa zmení na teplo. Premena jednej formy energie na druhú neprebieha takým jednoduchým spôsobom, ako to vidíme pri premene energie v strojoch. Dodnes nie je úplne vysvetlené, ako sa premení chemická energia na mechanickú prácu. 2

Látkové premeny, pri ktorých sa uvoľňuje energia, možno vo veľmi zjednodušenej forme vyjadriť schematicky takto: 1. anaeróbna fáza - glykogén ® glukóza + O 2 ® kyselina mliečna ® energia (E 1) 2. aeróbna fáza - 1/5 kyseliny mliečnej + O 2 ® CO 2 + H 2 O+ energia (E 2) 3. reštitučná fáza - 4/5 kyseliny mliečnej + energia (E 3) ® glukóza ® glykogén 3

V anaeróbnej fáze (bez účasti O 2) sa rozpadne glykogén cez glukózu (hroznový cukor) a mnoho ďalších medziproduktov pri pôsobení zložitých fermentačných a biochemických procesov až na kyselinu mliečnu. Pritom uvolnená energia (E 1) sa zčasti premení na teplo a zčasti na mechanickú prácu. V aeróbnej fáze (za účasti O 2) sa oxiduje 1/5 vzniknutej kyseliny mliečnej na CO 2 a H 2 O pri súčasnom uvoľnení energie (E 2). Časť tejto energie (E 3) sa využije na resyntézu zvyšných 4/5 kyseliny mliečnej späť na glukózu, prípadne až na glykogén (reštitučná fáza) a zvyšok sa premení na teplo. 4

Sval má schopnosť reštituovať svoje energetické rezervy, t. j. je schopný vlastnými silami sa dostať takmer na tú istú úroveň (asi 80% svojho energetického potenciálu), aká bola pred prácou. Túto vlastnosť nemá žiadny stroj vyrobený ľudskou rukou. Pre pracovnú činnosť svalov je bezpodmienečne potrebný sústavný primeraný prísun kyslíka a výživných látok do svalových buniek a sústavné odplavovanie odpadových produktov (kyseliny mliečnej, CO 2 a vody) zo svalu. Túto dopravnú funkciu zabezpečujú dve úzko spolupracujúce a funkčne súvisiace sústavy: obehová a dýchacia. 5

Činnosť obehovej sústavy Centrálnym orgánom obehovej sústavy je srdce, ktoré zabezpečuje prúdenie krvi cievnou sústavou do celého tela. Srdce je dutý sval, ktorý sa automaticky sťahuje a rozťahuje v určitom rytme. Pri roztiahnutí (diastole) sa srdce naplní odkysličenou krvou, prúdiacou žilami z periférnych častí tela a okysličenou krvou z pľúc. Pri stiahnutí (systole) srdce vytlačí okysličenú krv do tepien, zásobujúcich jednotlivé orgány tela a odkysličenú krv do pľúc. Rozdelením srdca na pravú a ľavú polovicu sa zamedzuje miešaniu okysličenej a odkysličenej krvi a systém predsiení, komôr a chlopní zabezpečuje zasa prúdenie krvi 6 stále len jedným smerom.

Krvou sa dopravuje kyslík a výživné látky do svalov a iných orgánov. Kyslík sa viaže v pľúcach na krvné farbivo červených krviniek (hemoglobín). V tkanivách sa kyslík z hemoglobínu uvoľňuje (krv sa odkysličuje), prechádza do buniek, kde sa viaže s výživnými látkami, ktoré oxidujú, a tým uvoľňujú energiu. Vzniknutý CO 2 sa privádza krvou z buniek do pľúc, ktorými sa vydychuje. Tento obeh sa stále opakuje. 7

Čím je svalová práca ťažšia, tým viac kyslíka sa musí priviesť do svalov. Krvný obeh sa prispôsobuje zvýšeným nárokom tak, že srdce prečerpáva za určitú časovú jednotku väčšie množstvo krvi do svalov. V pokoji je srdcová frekvencia u dospelého muža asi 70 pulzov za minútu a systolický objem obsahuje asi 70 ml krvi. Podľa toho srdce vytlačí do obehu za minútu asi 4, 9 l krvi, t. j. prečerpá prakticky celé množstvo krvi nachádzajúce sa v tele. 8

Hodinový výkon srdca u človeka, ktorý je v úplnom pokoji, sa odhaduje asi na 8, 3 k. N. m, prípadne 830 kp. m, čo sa rovná práci zodpovedajúcej zdvihnutiu bremena s hmotnosťou 830 kg do výšky 1 m. Podľa toho si treba uvedomiť, akú prácu vykoná srdce pri ťažkej fyzickej práci za 8 hodín, keď musí prepraviť trojnásobne až štvornásobne väčšie množstvo krvi proti vyššiemu tlaku. 9

Činnosť dýchacej sústavy Pri každom vdychu sa do pľúc dostáva určité množstvo atmosferického vzduchu, ktorý obsahuje 21% O 2. Z neho asi 4 -6% sa naviaže v pľúcach na červené krvinky. V pľúcach sa uvoľní z krvi CO 2, ktorý človek vydychuje. Atmosferický vzduch obsahuje 0, 03% CO 2. Okrem toho sa vydýchne aj určité množstvo vodných pár, kým ostatná voda vzniknutá pri spaľovaní výživných látok sa vylučuje prevažne močom a potom. Dýchacia sústava zabezpečuje prívod kyslíka a vylučovanie oxidu uhličitého. 10

V pokoji vdýchne človek jedným vdychom asi 0, 5 l vzduchu a približne rovnaké množstvo aj vydýchne. Počet vdychov za minútu je v pokoji asi 15 až 16. Podľa toho množstvo vzduchu preventilované pľúcami za 1 minútu je u dospelého človeka asi 7 -8 l (minútový dychový objem). Ak sa ráta s tým, že sa z neho v pľúcach zužitkuje priemerne 4% kyslíka, zodpovedá to minútovej spotrebe kyslíka asi 300 ml. Úmerne s veľkosťou fyzického zaťaženia sa zvyšuje aj minútová ventilácia tým, že sa dýchanie prehlbuje a súčasne sa zrýchľuje i vdychová frekvencia. Zužitkovanie O 2 v pľúcach sa po 11 určitú hranicu tiež zlepšuje.

Termoregulácia Jednou zo základných podmienok života človeka je udržiavanie optimálnej telesnej teploty. Teplo v ľudskom tele vzniká najmä činnosťou svalov pri práci a disimilačnými procesmi v pečeni. Rozpätie tvorby tepla je dosť veľké. Z celkovej vzniknutej energie sa len asi 15 až 25% mení na mechanickú (svalovú) prácu, ostatná časť sa premieňa na teplo. Teplo sa rozvádza krvou do celého tela. 12

Pri posudzovaní tepelnej bilancie organizmu treba brať do úvahy niekoľko faktorov: -vznik tepla (závislosť od svalovej práce), -spotrebu tepla (na udržanie fyziologických funkcií organizmu), -výdaj prebytku tepla do vonkajšieho prostredia (vplyv oblečenia, teploty vzduchu, relatívnej vlhkosti a prúdenia vzduchu), -príjem tepla z vonkajšieho prostredia (uplatňbuje sa vonkajšia teplota vyššia než 370 C, alebo keď je v blízkosti zdroj sálavého tepla, 13 -vrstvu tukového tkaniva a podobne.

Pre človeka je dôležitý najmä proces odovzdávania tepla z tela pri práci do prostredia, ktorý sa uskutočňuje sálaním a prúdením (pri vonkajšej teplote vzduchu asi 250 C). Pri zvýšení vonkajšej teploty a zvyšovaní relatívnej vlhkosti vzduchu sa najviac tepla z organizmu využíva na odparovanie potu (na odparenie 1 l potu treba asi 2424 k. J). Niekedy môže vzniknúť situácia, že sa teplo nadmerne hromadí v organizme a tak sa prehreje (tomuto predchádza strata vody a solí). Za týchto zhoršených vonkajších a vnútorných podmienok výrazne klesá pracovný výkon človeka a jeho psychické schopnosti. 14

Výživa Potraviny sa delia podľa chemického zloženia na bielkoviny, tuky a cukry. Z hľadiska výživy sa potraviny delia na výživné, sýtiace a ochranné. Nemožno ich hodnotiť len na základe energetickej hodnoty, ale i na základe obsahu vitamínov, solí a hlavne fosforu, vápnika, železa a jódu, ktoré organizmus nevyhnutne potrebuje na zachovanie zdravého života. 15

Z 1 g bielkovín sa uvoľní 17, 2 k. J energie. Priemerná denná spotreba bielkovín je 1 až 2 g na kg hmotnosti, z toho musí byť najmenej 1/2 živočíšneho pôvodu. Kritické minimum bielkovín je 30 g na deň. Z 1 g tukov sa uvolní trávením 39, 1 k. J energie. Tuky sú sýtiacou potravinou a zdrojom energie pre ťažko pracujúcich. Priemerná denná dávka je 80 g. Ďalšou energetickou potravinou je cukor, ktorý uvolní z 1 g v organizme 17, 2 k. J energie. Cukry sú najpohotovejším zdrojom energie. Organizmus ich denne vyžaduje 355 g. 16