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Biology

确定的能源系统,在运动的贡献

doi: 10.3791/3413 Published: March 20, 2012

Summary

该协议允许专注于运动和体育科学的研究,以确定期间各种大型演习的总能量消耗的三种不同的能源系统的相对贡献。

Abstract

代谢需求的最重要方面之一,是一个给定的体力活动所需的总能量的能源系统的相对贡献。虽然有些运动是比较容易被复制在实验室(例如,跑步和骑车),体育是在受控的情况下进行复制和研究更加困难。此方法介绍了如何在受控的实验室条件下是难以模仿的运动中的能量系统的评估差的贡献。这里显示的概念,可以适应几乎任何运动。

以下的生理变量,将所需:休息耗氧量,运动耗氧量,运动后耗氧量,其余的血乳酸浓度和运动后血浆峰乳酸。计算的有氧代谢的贡献,您将需要在休息和演习中的氧气消耗。通过使用梯形法,耗氧量曲线下面积计算运动过程中,其余耗氧量减去相应面积。计算的alactic无氧代谢的贡献,运动后耗氧量曲线进行调整,以单声道或双指数模型(选择一个最适合)。然后,用拟合方程的条款计算厌氧alactic的代谢,如下:ATP-CP的代谢= 1(毫升S -1)XT(S)。最后,计算乳酸菌的厌氧系统的贡献,乘以3,运动员的体重(ML中的结果,然后转换为L到千焦)血浆乳酸峰值。

该方法可用于连续和间歇性运动。这是一个非常有趣的方法,因为它可以适应锻炼和运动,在受控环境中难以被模仿。此外,这是唯一一个vailable方法能够区分三种不同的能源系统的贡献。因此,该方法允许运动的研究,具有很大的相似性,以实际情况,提供理想的生态效度研究。

Protocol

介绍

为维持体力所必需的能量来自两个代谢来源:有氧运动和无​​氧代谢。虽然有氧代谢超过无氧代谢的效率(即,它产生的每摩尔ATP的更高的基板数量),通过无氧代谢产生的能量可以在很短的时间内提供的能量高的金额。任何情况下,需要极快的动作,这可能是决定性的。

每项运动都有运动技能,赋予独特的生理和代谢为特定的体育需求方面的具体特点。的代谢需求的最重要的方面是能源系统的活动所需的总能量的相对贡献。每个运动的具体需求来确定的是优化训练模式,营养战略和增补剂,可最大限度地提高发展的关键thletic性能。

有些运动是比较容易被复制在实验室环境中,从而有可能创建一个受控的环境中,运动员可以评估。这是例如,跑步和骑自行车的案件。可预见的变动构成这些运动,因此,它们很容易进行研究。使用一些简单的设备,它是可以模仿,运动员在训练和比赛的实际情况,如,执行同样的动作相当准确。事实上,这些运动已被更广泛地研究运动的科学家,一个更加完整和可靠的科学文献中受益。

另一方面,一些体育更难以在实验室中复制。这些运动是不可预测的,依赖于合作伙伴(S)和对手(S)的行动。这将导致无法在实验室中的竞争条件和ASSE无法准确地再现SS这些运动员无论是训练还是比赛期间,在该领域。也许是因为这些问题,他们已经收到从科学家的关注就少得多。这是大多数团队运动和许多单项体育1。

考虑到这些方面,我们的目的是描述如何评估能源系统在受控的实验室条件下是难以重现的体育差贡献。因为柔道是一个非常复杂和不可预测的运动,我们将使用一个例子作为柔道。然而,这里显示的概念,可适应不同的运动。

1。在休息的生理测量

  1. 运动员的体重测量之前,他/她发起行使。
  2. 在开始锻炼之前,收集从耳垂或指尖一个小休息的血液样本,并保持它在冰上,直到完成整个实验过程。
  3. 之后,将CAL在最方便的位置,这取决于对运动的运动员将执行,并纪录五分钟的休息或基线耗氧量ibrated便携式气体分析仪。计量基准期间,运动员留在安静的站在他/她的脚(如果这次演习将在立姿),或坐在设备将用于(如果演习将在cycloergometer或执行任何类似的设备)。

2。运动过程中的生理测量

  1. 收集休息的血液样本和休息耗氧量后,你可能会问运动员开始,你正在学习的具体行使。便携式气体分析仪被放置在一个位置,不会干扰演习,演习不会损坏设备。整个演习期间,继续测量耗氧量。

3。运动后生理测量

  • 运动耗氧量数据收集后,前10分钟关闭设备记录耗氧量。如果一个以上的运动员正在评估在同一天,总是校准气体分析仪。
  • 以确定运动后血乳酸峰值,收集小的血液样本后立即运动,三,五,七分钟后行使。继续,直到分析冰。
  • 4。血液样品处理和山顶血浆乳酸测定

    1. 所有的血液样本,必须放置在含有类似的2%氟化钠溶液体积(即,如果你正在收集25μL血液,将在25μL2%氟化钠)的微管。
    2. 当数据采集完成后,从纺纱2000Ğ样本为5分钟,在4°C的红细胞分离血浆
    3. 血浆乳酸,可确定通过各种的methods2 3。在我们的实验室中,我们使用电化学冰毒OD与一个automatized乳酸分析仪(黄河泉1500体育,俄亥俄州)的援助。

    5。计算

    1. 计算净有氧代谢产生的能量减去其余耗氧量运动耗氧量。休息时消耗氧气通过乘以基线耗氧量的最后30秒的平均总运动持续时间。然后,使用梯形法计算运动耗氧量曲线下的面积。最后,运动耗氧量减去休息的耗氧量。
    2. 的的厌氧alactic代谢(即ATP-CP的途径)的贡献是不能被视为过量运动后耗氧量4-6快速组件, 如图1所示计算拟合产生由alactic系统的能量运动后耗氧量双向1 monoexponenti的动力学人曲线。这可以用数学软件(如Microcal公司原产版本7.0)的援助。基于模型最适合您的数据集(即,最低的残留物)的单或双指数曲线的选择。然后,使用的拟合方程( 公式1)提供的条款,,计算alactic贡献,根据公式(2)。
      fiugre 1
      图1一个典型的耗氧量,在休息期间和运动后,得到的曲线示意图插图。
      公式1:
      式(1)
      公式(2):
      公式(2)
      其中V O2(T)是在时间t的吸收氧气,五O2baseline摄氧量在基线,A是振幅,δ是延迟时间,τ是时间常数,12表示的快与慢的组件,分别。
    3. 计算乳酸菌的厌氧系统的贡献,这是假设1毫米以上的乳酸休息值对应3毫升每公斤mass7身体消耗的氧气。因此,计算三角洲高峰血浆乳酸(即峰值血浆乳酸减去休息血浆乳酸)和乘以3,运动员的体重。毫升的氧气值,然后转换为L和能量(千焦),假设每个O 2的 1升等于20.92千焦耳。
    4. 最后,各能源系统得到的结果总结,所以你必须在活动期间的总能量消耗,可以计算出每个系统的相对贡献。

    6。代表结果

    图2描述了曲线运动期间和运动后耗氧量的代表在休息。在例如用在这里,运动员进行了五分钟的三个不同的柔道技术(O-宇智木薯粉,harai,五志seoi-nage)(1抛出每15秒)8。这是一个典型的间歇性运动的反应。经过计算,我们得到了在柔道练习的贡献( 见表1)能源系统的最终结果。

    其他代表性的结果显示在表2。在这个例子中,不同竞争力的水平(即娱乐与精英)的室内攀岩在一个低难度的攀登路线进行了评估。为精英运动员和一个休闲运动员个人的结果显示( 见表2)。

    seoi-nague harai,五志 O型宇智-加里
    千焦 千焦 千焦
    厌氧alactic 46±20 16.3±2.8 43±21 16.1±2.7 36±22 14.6±2.8
    有氧 223±66 82.2±2.9 211±66 82.3±3.8 196±74 84.0±3.8
    无氧乳酸 4±2 1.5±0.7 5±5 1.6±1.4 4±4 1.5±1.1
    273±86 - 259±91 - 237±99 -
    总计(千焦耳/分钟) 51.9±8.7 - 49.4±8.9 - 45.3±19.6 -

    表1。代表的总能量消耗和能源系统的贡献,在三个不同的柔道练习的结果。

    竞技水平 健美操(%) 无氧乳酸(%) 的厌氧Alactic(%) 总计(千焦) 总计(千焦耳/秒) 精英 40 8 52 70.4 1.00
    娱乐 40 15 45 96.1 1.15

    表2。代表个人数据的总能量消耗和能源系统的贡献,在一个低难度的攀登路线。

    图2
    图2。代表结果在5分钟柔道运动。

    Discussion

    我们已经显示了野兔的方法,可用于连续和间歇性运动。该方法的最大优点是它可以适应,是很难被模仿在受控的实验室设置的锻炼和体育。此外,这是唯一可用的方法,能够区分三种不同的能源系统的贡献。因此,该方法允许运动的研究,具有很大的相似性,以实际情况,提供理想的生态效度的研究9。例如,德梅洛等人最近研究表明,在2000米水赛艇比赛的的糖酵解贡献的只有7%,这意味着,赛艇的性能主要取决于有氧代谢。同样,贝内克等人的研究证实,在能源的主要来源之一,最常用的厌氧测试,Wingate无氧试验,是无氧代谢(20%有氧; 30%ALACTIC和糖酵解50%)。由本集团最近的研究也具有室内攀岩和柔道8日报道,在这个例子中的能量贡献。事实上,充满活力的贡献知识,增进机能的策略,培训机构的发展是至关重要的,甚至验证测试。

    这种方法有一定的局限性。首先,设备的成本是有点高,需要专门训练的人员。其次,可以用这种技术模仿虽然大多数的体育运动,它是没有任何运动的类型,可使用便携式气体分析仪研究。最后,血浆乳酸并不完全代表总骨骼肌乳酸生产活动时,用这种方法得到的结果可以被视为一个新陈代谢的需求推估在演习过程中,精确量化,而不是一个充满活力的贡献。然而,这是我只验证thod可用11能够区分三种不同的能源系统的贡献。

    Disclosures

    作者宣称,他们有没有关于这项研究的利益冲突。

    Acknowledgments

    我们感谢Fabiana Benatti她在视频的友好合作。我们也感谢支持我们的研究在这方面FAPESP(#2007/51228-0)和CNPq(#300133/2008-1)。

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    YSI 1500 Sport Yellow Springs This equipment allows a quick and easy plasma lactate determination
    K4 b2 Cosmed This equipment is essential for measuring oxygen consumption throughout the exercise
    Software Microcal 6.0 OriginLab This software (or any other with similar capabilities) will be useful for the calculations

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    References

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    Artioli, G. G., Bertuzzi, R. C., Roschel, H., Mendes, S. H., Lancha Jr., A. H., Franchini, E. Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise. J. Vis. Exp. (61), e3413, doi:10.3791/3413 (2012).More

    Artioli, G. G., Bertuzzi, R. C., Roschel, H., Mendes, S. H., Lancha Jr., A. H., Franchini, E. Determining the Contribution of the Energy Systems During Exercise. J. Vis. Exp. (61), e3413, doi:10.3791/3413 (2012).

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