Spor Fizyolojisi

Fizyoloji temel vücut parçalarının fonksiyonları üzerine çalışan bir bilim dalıdır. Fizyoloji vücudun organ sistemlerinin, dokuların, hücrelerin ve hücreler içerisindeki moleküllerin nasıl çalıştığı ve fonksiyonları gibi konularla ilgilenir.

Egzersiz fizyolojisi vücut fonksiyonlarının aktif durumda nasıl değiştiği üzerinde odaklanmaktadır. Spor fizyolojisi de egzersizi fizyolojisini daha da öteye taşıyarak spor performansının geliştirilmesi ve sporcunun optimal olarak antrene edilmesine yönelik olarak uygulanmaktadır.

Sinirler vücudun hemen hemen tüm dokularına elektriksel uyarının gönderilmesi ve alınması yoluyla işlev gösteren birer kablo bağlantısıdır. Beyin merkezi bir bilgisayar gibi davranır, gelen bilgiyi anlamlandırır, uygun bir cevap seçer ve ardından ilgili organları ve dokuları uygun önlem almak için devreye sokar. Böylece sinir sistemi, vücuttaki çeşitli doku ve sistemler arasında olduğu kadar vücut ile dış ortam arasında iletişim, koordinasyon ve etkileşimi sağlayan hayati bir ağ oluşturur.

Aksiyon potansiyeli kavramı, hücre zarındaki voltaja bağımlı iyon kanallarının kapılarının açılarak ve kapanarak oluşan, hücre zarı potansiyelindeki öngörülebilir bir değişikliktir.

Dinlenim Zar Potansiyeli (hücrenin elektriksel uyarı almadan önce daha negatif yüklü olmasıdır).

Depolarizasyon (Dinlenme zar potansiyeli yaklaşık -70 milivoltdur. Bu nedenle hücreye giren sodyum katyonu zarın daha pozitif ve daha az negatif olma[1]sına neden olur. Bu, “depolarizasyon” olarak bilinir, yani membran potansiyeli sıfıra doğru hareket eder (daha az polarize olur).

Repolarizasyon (Zar potansiyeli +30 milivolta ulaştığında, zarda voltaj kapılı potasyum kanallarını açmak için daha yavaş açılır. Bu elektrokimyasal gradyan potasyum üzerinde de etkilidir. Potasyum hücre içinde daha fazla olduğu için hücre dışına geçmeye başladı[1]ğında, zar potansiyeli bir pozitif yük kaybederek dinlenme potansiyeline doğru geri hareket etmeye başlar. Buna ise “repolarizasyon” denir, yani hücre zarı (membranı) voltajı, dinlenme zar potansiyeline (-70 milivolt değerine) doğru geri hareket eder).

Aksiyon Potansiyeli (Dışarıdan gelen bir uyarı, vücuttaki farklı duyu[1]sal reseptörler aracılığı ile alınır ve bu hücre zarının pozitif ve negatif elektrik durumunu (voltajını) de[1]ğiştirir. Değişim miktarı, uyaranın gücüne bağlıdır. Dışarıdan gelen uyarı güçlüyse, lokal potansiyeli de değişerek, hücre zarının voltajı nöronun akso[1]nundan aşağı doğru hareket edecek bir elektrik sin[1]yali üretecek kadar değişecektir. Böyle bir sinyalin üretildiği voltaja eşik denir ve ortaya çıkan elektrik sinyaline de “aksiyon potansiyeli” denir).

Duygu: Duyum, ya vücudun dışında (örn: güneşten gelen ısı) ya da vücudun içinde (örn: kas aktivitesinden gelen ısı) olan çevre hakkında bilgi almak anlamına gelir. Bu duyumlar uyaran olarak bilinir ve farklı uyaranları algılamaktan farklı duyu[1]sal reseptörler sorumludur. Duyusal bilgi, periferik sinir sisteminin afferent nöron (duyusal nöron) dalı olarak bilinen spesifik bölümdeki periferik sinir sistemi sinirleri aracılığıyla merkezi sinir sistemine doğru ilerler. Bilgi, derideki, iskelet kaslarındaki veya eklemlerdeki duyusal reseptörlerden geldiğinde, bu somatik duyusal bilgi olarak bilinir. Bilgi kan damarlarındaki veya iç organlardaki duyu alıcılarından geldiğinde, buna viseral duyusal bilgi denir.

Tepki: Sinir sistemi, duyusal uyaranlara bağlı olarak efektör organlarda (kaslar veya bezler gibi) bir yanıt üretir. Periferik sinir sisteminin motor (efferent) nöronu, sinyalleri merkezi sinir sisteminden efektör organlara taşır. Efektör organ bir iskelet kası olduğunda, bilgiye somatik motor denir. Efektör organ, kalp veya düz kas veya salgı bezi dokusu olduğunda, bilgiye otonom motor denir. İstemli tepkiler, somatik sinir sistemi tarafından yönetilir ve istemsiz tepkiler, otonom sinir sistemi tarafından yönetilir.

Entegrasyon: Duyusal yapılar tarafından alınan uyaranlar, bu bilgilerin işlendiği sinir sistemine iletilir ve buna entegrasyon denir.

Nöronlar ve glial hücreler olmak üzere iki tip hücreden oluşur. Nöronlar (sinir hücresi), sinir sisteminin sağladığı hesaplama ve iletişimden sorumludur. Elektriksel olarak aktiftirler ve birbirleriyle, hedef hücrelerle iletişim kurmak için kimyasal sinyaller yayarlar. Glial hücreler veya nöroglia, nöronlardan çok daha küçüktür ve sinir dokusu için destekleyici bir rol oynarlar. Glial hücreler nöronların etrafındaki hücre dışı ortamı korur, nöronlarda sinyal iletimini iyileştirir ve onları patojenlerden korur.

Merkezi sinir sistemindeki oligodendrositler (glial hücreler) tarafından üretilir ve nöronda bilgi iletimini hızlandırarak elektrik yalıtımı görevi görürler. Bilgi bu nöronun terminal ucuna ulaştığında, başka bir hücreye (başka bir nörona veya kas hücresine) aktarılır.

Bir nöron ile hedef hücre arasındaki iletişim yerine sinaps denir. Terminal ucunda, her biri bir sonraki hücre ile iletişim için gerekli kimyasalları (nörotransmitter) depolamak için sinaptik bir uç olan terminal butonlar (akson uçları) vardır. Terminal butonlar, sinir hücresinden çıkan ince uzun çıkıntılardır ve aksiyon potansiyeli yani elektriksel uyarıların nörotransmitterler aracılığı ile sinir hücresinden başka bir hücreye iletilmesini sağlar. Elektriksel olarak aktif hücreler, kimyasal sinapslar ve elektriksel sinapslar arasında iki tür bağlantı vardır. Kimyasal bir sinapsta, bir hücreden kimyasal bir sinyal yani bir nörotransmiter (hücrelerarası uyarıyı ileten madde) salınır ve diğer hücredeki bir reseptöre bağlanır. Elektriksel bir sinapsta, iki hücre arasında doğrudan bir bağlantı vardır, böylece sodyum, kalsiyum gibi iyonlar doğrudan bir hücreden diğerine geçebilir. Bir aksiyon potansiyeli akson terminallerine ulaştığında, sinaptik uç zarındaki voltaj kapılı kalsiyum kanalları açılır. Akson ucu içindeki kalsiyum konsantrasyonu artar. Kalsiyum iyonu, içerisinde nörotransmiterin bulunduğu veziküller proteini (V-snare proteini), aksonun dış yüzeyindeki hedef proteinler (t-snare proteini) ile birleştirerek, nörotransmitterin ekzositoz yoluyla hücreler arasındaki sinaptik aralığa salınmasını sağlar. Sinaptik aralığa girdikten sonra, nörotransmiter diğer hücre membranındaki reseptörüne (alıcıya) bağlanabilir. Reseptörler, her nörotransmitter için özeldir ve ikisi bir kilit ve anahtar gibi birbirine oturur. Bu nedenle bir nörotransmitter, diğer nörotransmitterlerin reseptörlerine bağlanamaz. Örneğin asetilkolinin iki reseptörü vardır: nikotinik reseptörü iskelet kasını uyarırken, muskarinik reseptörü, düz kasları ve kalp kasını uyarır.

İskelet kası, çeşitli entegre dokulardan meydana gelen bir vücut yapısıdır. Bu entegre dokular, iskelet liflerinden, kan damarlarından, sinir liflerinden ve bağ dokularından meydana gelir. Her iskelet kasının, kendisini çevreleyen, ayrıca kas için yapı oluşturan ve kastaki kas liflerinin bölümlere ayrılmasını sağlayan üç bağ doku katmanı bulunmaktadır. Kas, yapısal bütünlüğünün korunmasını sağlayan ayrıca kasın kasılmasını ve hareket etmesini destekleyen epimisyum adlı düzensiz ve yoğun olan bir bağ dokusu kılıfı ile kaplıdır. Ayrıca epimisyum kasın diğer doku ve organlardan ayrılmasını da sağlayarak bağımsız bir şekilde hareket edebilmesi için ortam oluşturur. Her bir iskelet kasının içinde kas lifleri demetler halinde fasikülleri oluşturur ve perimisyum adı verilen orta bir bağ dokusu tabakası ile çevrilir. Bu fasiküler uzuvların kaslarında yaygın bulunur. Bir fasikülün içerisinde yer alan, her bir kas lifi de, endomisyum adı verilen ince bir bağ dokusu tabakasıyla kaplıdır. Endomisyum, hücrelerin hücre dışı matrisini çevreler ve kas lifleri tarafından üretilen kuvveti tendonlara aktarmada rol oynar. Kemikleri çekmeye yönelik olarak tendonlar aracılığı ile çalışan iskelet kaslarının yapısında, üç bağ dokusu katmanındaki kolajen, en son tendonun kolajeni ile iç içe geçer. Tendonun ucunda ise kemiği çevreleyen periosteumla birleşir. İskelette hareket meydana gelmesine yönelik olarak kas liflerindeki kasılma sonucu oluşan gerilme üç bağ dokusu katmanı ile tendona ve daha sonra kemiği çekmek için kemiği çevreleyen periosteuma aktarılır. Vücutta bazı yerlerde ise geniş, tendona benzeyen bir tabakayla veya deri ile kemikler arasında bulunan bağ dokusu olan fasya ile birleşebilir.

Kas kasılma süreci, bir motor nöronun terminalinin kas lifi ile buluştuğu yerde başlar ve nöromüsküler kavşak olarak adlandırılır. Her iskelet kasındaki kas lifi, bir nöromüsküler kavşaktaki bir motor nöron tarafından innerve edilir.

Bir nöron ve bir kas hücresinin (lifinin) birleşiminden oluşan yapıya ise motor ünite denilmektedir. Bir motor ünite, tek bir motor nöron ve onun tarafından innerve edilen tüm kas lifleri olarak tanımlanır. Bir motor ünitesinin boyutu, işlevini belirler. Bir motor nöron ve sadece birkaç kas lifinden oluşan küçük bir motor ünite, bir kasın çok ince motor kontrolünü sağlar.

Üç mekanizma vardır: kreatin fosfat metabolizması, anaerobik glikoliz ve aerobik solunum.

Kreatin fosfat metabolizması: Fosfat bağlarında enerji depolar. Dinlenme halindeki bir kasta fazladan bulunan ATP, bir fosfatını kreatine aktarır böylece ADP ve kreatin fosfat üretebilir. Bu, daha fazla ATP oluşturmak için kullanılabilecek bir enerji rezervi görevi görür. Kas kasılmaya başladığında ve enerjiye ihtiyaç duyduğunda, kreatin fosfat, ATP ve kreatin oluşturmak için fosfatını ADP’ye geri aktarır.

 Anaerobik glikoliz: Kreatin fosfat tarafından üretilen ATP tükendiğinde, kaslar ATP kaynağını glikolizden sağlar.

Aerobik solunum:

ATP üretilmesi için oksijen kas hücresinde bulunduğu durumda glikozun ya da yağların parçalanarak son ürün olarak karbondioksit ve suyun oluşması aerobik solunum olarak adlandırılır.

İskelet kası lifleri iki kritere göre sınıflandırılabilir:

• lifler diğerlerine göre ne kadar hızlı kasılır?
• lifler ATP’yi nasıl yeniler?

2 temel tip iskelet kas lifi vardır:

1. Yavaş oksidatif (SO) lifler (Yavaş kasılan (SO) lifler) (Tip I lifler): Yavaş oksidatif (SO) lifler nispeten yavaş kasılır ve ATP üretmek için aerobik solunum (oksijen, gli[1]koz veya yağ asidi) kullanır.
2. Hızlı kasılan (FT) lifler (Tip II lifler): Tip I liflerin sadece bir formu tanımlanmış olmasına karşın Tip II liflerin farklı formları vardır:

• Hızlı oksidatif/glikolitik (FOG) lifler (Tip IIa lifler): Hızlı oksidatif (FO) lifler nispeten hızlı kasılmalara sahiptir ve ATP üretmek için öncelikle aerobik solunum kullanır.
• Hızlı glikolitik (FG) lifler (Tip IIb lifler): Hızlı glikolitik (FG) lifler nispeten hızlı kasılmalara sahiptir ve esas olarak anaerobik glikoliz kullanır. Bir insan vücudundaki çoğu iskelet kası, değişen oranlarda olsa da, üç türü de içerir.
• Tip IIc lifler

İzotonik Kasılma: Kastaki gerilimin nispeten sabit kaldığı izotonik kasılmalarda, kasın uzunluğu değiştikçe bir yük hareket eder. Sinir sisteminin kontrolü altındadır.

• Konsantrik kasılma: Konsantrik bir kasılma, bir yükü hareket ettirmek için kasın kısalmasını içerir. Kasın temel hareketi olan kas boyunun kısalması konsantrik kasılma olarak adlandırılır ve en iyi bilenen kasılma türüdür. Kas kasılması sırasında ince ve kalın filamentlerin birbiri üzerinde kayarak kas boyunun kısalması kısalmasına neden olmaktadır. Konsantrik kasılmada ince filamentler yani aktinler sarkomerin merkezine doğru çeki[1]lir. Eklem hareketi söz konusu olduğu için dinamik kasılma olarak kabul edilir. Bunun bir örneği, bir el ağırlığı vücuda doğru kaldırıldığında biceps brachii kasının kasılmasıdır.
• Eksantrik kasılma: Kaslar, kas boyu uzadığında da bir kuvvet üretebilirler ve bu kasılma türüne eksantrik kasılma denir. Eksantrik kasılma sırasında eklem hareketi oluştuğundan dinamik bir kasılmadır. Bu tip kasılmalarda ince filament sarkomerin merkezinden uzağa çekilir ve esas olarak kas gerilir. Örnek olarak; biceps brachii kasının bir ağırlığı yavaşça indirirken dirsek açısının artması ile kas boyunun uzaması verilebilir.

İzometrik kasılma, eklem hareketi olmadığı için statik kasılma olarak da adlandırılır. Kaslar sabit durumda da kuvvet üretebilirler. Bir kas, kas uzunluğunda bir değişiklik olmaksızın gerilim ürettiğinde izometrik bir kasılma meydana gelir. Bu kasılma türünde kas kuvvet üretir fakat kasın uzunluğu sabittir.

İzometrik kasılmalar, sarkomerin kısalmasını ve kas gerginliğinin artmasını içerir, ancak üretilen kuvvet, yükün sağladığı direncin üstesinden gelemediği için bir yükü hareket ettirmez.

İzometrik bir kasılma, kasımızın ürettiği kuvvetten daha ağır bir nesne kaldırılmaya çalıştığımızda veya dirsek fleksiyondayken bir ağırlığı sabit tutmaya çalıştığımızda meydana gelir. Her iki durumda da kişi kaslarında gerim hisseder ancak eklem hareketi yoktur.

Bu kas aktiviteleri sinir sisteminin kontrolü altındadır.

Çalışmalar, çocukların yetişkinlere göre aerobik egzersizlere daha iyi uyum sağlayabildiklerini gerekli enerjiyi ise daha fazla oranda aerobik mekanizmadan sağladıklarını belirtmektedir. Süresi uzun egzersizler sırasında yaşa bağlı olarak çocuklardaki glikolitik aktivite ayrıca yağ kullanımı yetişkinlere göre daha yüksektir.

Antrenmana bağlı hücre düzeyinde iki temel adaptasyon gerçekleşmektedir.

• İskelet kasının mitokondri sayısında, büyüklüğünde artış,
• Aerobik enerji sistemindeki krebs döngüsü ve elektron transfer sisteminde yer alan enzim düzeyi ve etkililiğindeki artıştır.

İskelet kasının glukoz taşıma protein sayısı ve protein etkinliği artar.

Kasların karbonhidrat (glikojen) kullanım kapasiteleri artmaktadır. Antrenmanın, glikojeni iskelet kasında yıkımını artırmanın etkisinin yanı sıra, kaslardaki glikojen depolarında da artış sağlar. Bu ise antrenman ile ilişkili glikojen yapım ve yıkımında görev alan enzimlerin artmasına sebep olur.

Dayanıklılık antrenmanları ile iskelet kasında yağların kullanım kapasitesi de artmaktadır.

Antrenmana bağlı olarak kasların aerobik ortamda glikojen kullanım artışının yanı sıra yağların yıkımını da artırarak ATP üretim kapasiteleri de artar. Bunun sebepleri ise iskelet kaslarına kan akımının artması, yağları parçalayan enzim aktivite düzeylerindeki artıştır. Yağlar sporcuların dayanıklılığı için önemli enerji kaynağı olması sebebiyle, enerji kaynağı olarak yağları kullanım kapasitesindeki artış da dayanıklılık performansının geliştirilmesinde çok önemlidir. Kasların dayanıklılık antrenmanları ile yağları kullanım kapasitelerindeki artış; kas içerisindeki depo trigliserit miktarındaki ve yağ dokularından bırakılan serbest yağ asit miktarındaki artış ile gerçekleştirilir.

Dayanıklılık antrenmanları ile meydana gelen diğer önemli adaptasyonlardan birisi de, kas liflerinin etrafındaki kılcal damar (kapiller) sayısındaki artıştır.

Aerobik antrenmanlar, kas liflerindeki enerji üretimini artıran mitokondrideki fonksiyonlarda da değişikliklere sebep olur.

Aerobik antrenmanlar sonucunda, aerobik enerji sisteminin farklı aşamalarındaki enzim miktarında ve enzimlerin aktivite seviyelerinde de artış gerçekleşir.

Kas, tendon veya kemikte aşırı yaralanmalara neden olabilir. Bu yaralanmalar, yükün çok ağır olması veya kasların iyileşmesi için egzersizler arasında yeterli zaman verilmemesi veya egzersizler sırasında eklemlerin düzgün hizalanmaması durumunda ortaya çıkabilir. Yoğun egzersizden sonra kas liflerinde meydana gelen hücresel hasar, sarkolemma ve miyofibrillerdeki hasarı içerir. Bu kas hasarı, yorucu egzersizden sonra ağrı hissine katkıda bulunur, ancak bu hasar onarıldıkça kaslar kütle kazanır ve hasarlı olanların yerine ek yapısal proteinler eklenir.

Kuvvet egzersizleri, dayanıklılık egzersizlerinin aksine, uzun süreler boyunca tekrarlanmayan kısa, güçlü hareketlere odaklanarak hızlı glikolitik lifleri hedefler. Hızlı glikolitik liflerdeki yüksek ATP hidrolizi ve çapraz köprü oluşumu, bu tür güçlü kas kasılmalarından sorumludur. Bu nedenle, güç için kullanılan kaslar, yavaş oksidatif liflere kıyasla genellikle daha yüksek bir hızlı glikolitik lif oranına sahiptir. Kuvvet egzersizi, miyofibrillerin oluşumunu artırarak kasları etkiler, böylece kas liflerinin çapını arttırır. Bu kas büyümesi, yapısal proteinlerin eklenmesiyle elde edildiğinden, kas kütlesi oluşturmaya çalışan sporcular genellikle büyük miktarlarda protein alırlar. Kas lifi çapındaki artışa ek olarak, kuvvet antrenmanı ayrıca bağ dokusunun gelişimini de artırarak kasın toplam kütlesine katkıda bulunur. Bağ dokusundaki artışlar, giderek daha güçlü kasılmalar ürettikleri için kasları tutmaya yardımcı olur. Kaslar tarafından üretilen kuvvet, kası kemiğe bağlayan tendonlara aktarıldığından, tendonlar da tendon hasarını önlemek için güçlenir. Etkili kuvvet antrenmanı için egzersizin yoğunluğu sürekli olarak arttırılmalıdır.

Kan, yetişkin vücut ağırlığının yaklaşık yüzde 8’ini oluşturur. Yetişkin erkekler tipik olarak ortalama 5-6 litre kana ve kadınlar ise ortalama 4-5 litre kana sahiptir.

Bunun nedeni, hemoglobinin oksijen doygunluğu derecesine bağlı olarak renk değiştiren bir pigment olmasıdır.

Vücut iç ısısı 37 °C iken kanın normal sıcaklığı 38 °C’dir. Bunun sebebi kan damarlarının yüzeyi nispeten pürüzsüz olmasına rağmen, kan akarken sürtünme ve direnç yaşar. Bu yüzden, kan vücut ısısına göre biraz daha yüksek ısı üretir.

Kanın birincil işlevi, vücut hücrelerine oksijen ve besin sağlamak ve atıkları vücuttan uzaklaştırmaktır.

• Taşıma: Yiyeceklerden aldığımız besinler sindirim sisteminde emilerek çoğu kan dolaşımında doğrudan karaciğere gider, burada işlenir ve vücut hücrelerine teslim edilmek üzere kan dolaşımına geri bırakılır. Soluduğunuz havadaki oksijen, akciğerlerden kalbe hareket eden ve daha sonra onu vücudun geri kalanına pompalayan kana yayılır. Ayrıca, vücudun her tarafına dağılmış olan endokrin bezleri, hormonları kan dolaşımına salarak onları uzaktaki hedef hücrelere taşır. Kan ayrıca hücresel atıkları ve yan ürünleri alır, onları uzaklaştırılmak üzere çeşitli organlara taşır.
• Homeostazın korunması: Kan derinin damarlarından geçerken, ısı çevreye dağılır ve vücut iç bölgesine dönen kan daha soğuk olur.
• Savunma: Birçok beyaz kan hücre türü vücudu, kan dolaşımına giren hastalığa neden olan bakteriler gibi dış tehditlerden korur. Diğer beyaz kan hücreleri de kansere dönüşebilecek mutasyona uğramış DNA’ya sahip hücreler veya virüslerle enfekte vücut hücreleri gibi iç tehditleri yok eder.
• Kan kaybından koruma: Damarlardaki hasar kanamayla sonuçlandığında, kan trombositleri ve plazmada çözünen belirli proteinler, ilgili kan damarlarının yırtılmış alanlarını tıkayan pıhtılar oluşturmak üzere etkileşime girer. Bu, vücudu daha fazla kan kaybından korur.
• Sıvı dengesi: Kan ayrıca vücut hücrelerinin su içeriğini düzenlemeye yardımcı olur.
• Tampon: Kan ayrıca vücudun kimyasal dengesinin korunmasına da yardımcı olur. Kandaki proteinler ve diğer bileşikler, vücut dokularının pH’ını düzenlemeye yardımcı olan tampon görevi görürler.

Kanın kendi bileşimini kontrol eder. Böyle bir test, bir kan örneğindeki eritrosit yüzdesini ölçen hematokriti inceler. Bu işlem, kan örneğinin özel bir santrifüjde döndürülmesiyle gerçekleştirilir. Böylece kan örneğinde asılı duran daha ağır elementlerin, sıvı plazmadan ayrılmasına neden olur. Kandaki en ağır elementler eritrositler olduğu için bunlar hematokrit tüpünün dibine yerleşir. Eritrositlerin üzerinde yer alan, kanın geri kalanını oluşturan soluk ince bir tabaka, beyaz kan hücreleri ve trombositlerdir. Bu katman normalde bir kan örneğinin yüzde birinden daha azını oluşturur. Bunun üzerinde de numunenin geri kalanını oluşturan, normalde soluk renkte bir sıvı olan kan plazması bulunur.

1. kırmızı kan hücrelerini (eritrositler, alyuvarlar, RBC›ler)
2. beyaz kan hücrelerini (lökositler, akyuvarlar, WBC›ler)
3. trombosit (kan pulcukları)

Albümin: Albümin, plazma proteinlerinin en çok oranda olanıdır. Albümin normalde toplam plazma protein içeriğinin yaklaşık %54’ünü oluşturur. Karaciğer tarafından üretilen albümin molekülleri, hormonlar ve yağ asitlerini taşıma görevi gibi bağlayıcı proteinler olarak görev alırlar. Albümin ayrıca suyun kan damarlarında tutulmasını sağlayarak kan hacmini hem de kan basıncını korumaya yardımcı olur.

• Globulin: İkinci en yaygın plazma proteinleri globulinlerdir. Globulinler, toplam plazma protein hacminin yaklaşık %38’ini oluşturur. Heterojen bir grup, alfa, beta ve gama globulinler olarak bilinen üç ana alt grup vardır.
• Fibrinojen: En az oranda bulunan plazma proteini fibrinojendir. Albümin ve alfa ve beta globulinler gibi fibrinojen de karaciğer tarafından üretilir ve kanın pıhtılaşması için gereklidir. Fibrinojen, toplam plazma protein hacminin yaklaşık %7’sini oluşturur.

Eritrositler bikonkav disk şeklinde yapıya sahiptirler yani eritrositlerin kenarları daha dolgun ve merkezi çok incedir. Çoğu hücre organelinden yoksun olduğu için, gazları taşıyan hemoglobin molekülleri için daha fazla hücre içi alan bulundururlar. Eritrositlerin bikonkav şekli aynı zamanda gaz değişiminin meydana gelebileceği daha büyük bir yüzey alanı sağlar. Kılcal damarlarda, eritrositler tarafından taşınan oksijen, plazmaya ve daha sonra kılcal duvarlardan geçerek hücrelere ulaşabilirken, hücreler tarafından atık ürün olarak üretilen karbondioksitin bir kısmı, eritrositler tarafından alınmak üzere kılcal damarlara yayılır. Kılcal yataklar son derece dardır, eritrositlerin geçişini yavaşlatır ve bu ise gaz değişiminin gerçekleşmesi için daha geniş bir fırsat sağlar. Fakat eritrositler aynı zamanda esnek yapılardır böylece dar kılcal damarları bazen geçmek için kendi üzerlerinde katlanarak geçiş sağlarlar.

Hemoglobin, proteinler ve demirden oluşan büyük bir moleküldür. Hemoglobin, 2 alfa ve 2 beta olarak adlandırılan protein globininin dört katlanmış zincirinden oluşur. Bu globin moleküllerinin her biri, bir demir iyonu içeren heme adı verilen kırmızı bir pigment molekülüne bağlıdır.

Akciğerlerde hemoglobin, demir iyonlarına bağlanan oksijeni alarak oksihemoglobin oluşturur. Bu parlak kırmızı, oksijenli hemoglobin, vücut dokularının kılcal damarlarına gider ve burada oksijen moleküllerinin bir kısmını serbest bırakarak daha koyu kırmızı deoksihemoglobin haline gelir.

Genellikle beyaz kan hücresi (WBC) veya akyuvar olarak bilinen lökosit, vücudun hastalığa karşı savunmasının önemli bir bileşenidir. Lökositler vücudu, istilacı mikroorganizmalara ve mutasyona uğramış DNA›lı vücut hücrelerine karşı korur ve kalıntıları temizler.

Lökositler, sitoplazmalarının yüksek oranda granül içerip içermediğine göre iki gruba ayrılabilir:

• Granüler lökositler: Granüler lökositler sitoplazma içinde bol miktarda granül içerir. Bunlar nötrofilleri, eozinofilleri ve bazofilleri içerir.
• Agranüler lökositler: Agranüler lökositlerde granüller tamamen eksik olmasa da, çok daha az belirgindir. Bunlar monositler ve lenfositleri içerir

İnsan dolaşımında pulmoner dolaşım veya küçük dolaşım ve sistemik dolaşım veya büyük dolaşım olarak adlandırılan iki farklı fakat birbiriyle bağlantılı dolaşım şekli vardır. Pulmoner dolaşım, kanı akciğerlere taşır, akciğerlerden oksijen alıp karbondioksiti verir ve oksijenlenmiş kanı tekrar kalbe taşır. Sistemik dolaşım ise, oksijenlenmiş kanı vücudun hemen hemen tüm dokularına taşır ve nispeten oksijeni giderilmiş kan pulmoner dolaşıma geri gönderilmek üzere kalbe geri döndürülür. Bu iki dolaşım aynı anda çalışır ve böylece kalp ikili bir pompa görevi görür.

Egzersiz esnasında aktif olmayıp daha pasif olan vücut iç organları ve derideki arteriyollerde refleks olarak daralma gerçekleşir. Aktif olan iskelet kaslardaki arteriyollerde ise refleks olarak ve kanın kimyasındaki metabolik değişiklikler sebebiyle genişleme meydana gelir. Böylece damarların daralması ile vücut iç organlarına ve deriye giden kan miktarı azalmasına rağmen, aktif kaslarda damarların genişlemesi ile kan miktarı artmış olur. Kardiyak debi artışı ile birlikte, arterlere giden kan miktarında da artış olur, bu ise arterlerdeki kan basıncını arttırır. Ayrıca damarlar kasıldığında ise damarların genişliği azalarak kan akımına karşı daha fazla direnç gerçekleşir. Böylece daralan damarlara kanı pompalayabilmek için kalp daha kuvvetli kasılmak zorunda kalır ve dolayısıyla kan basıncı artar. Bu durumun tam tersi olarak damarların genişlemesi esnasında kan akımına daha az direnç oluşarak kan basıncı düşer. Bunlara ek olarak kan hacminin artması kan basıncında artışa, kan hacminin azalması ise kan basıncında düşüşe neden olur.

İnsan kalbi dört odacıktan oluşur. Kalbin sol ve sağ taraflarının her birinde birer kulakçık (atrium) ve birer karıncık (ventrikül) bulunur. Üst odacıkların her biri (sağ kulakçık ve sol kulakçık) alıcı odalar olarak hareket eder ve kanı alt odacıklara (sağ karıncığa ve sol karıncığa) itmek için kasılır. Ventriküller, kalbin birincil pompalama odaları olarak hizmet eder ve kanı akciğerlere veya vücudun diğer bölümlerine gönderirler. Kalpteki kan, kulakçıktan karıncığa doğru hareket eder. Karıncıktaki kan ise atardamarlara pompalanır ve pompalanan kanın geriye kaçışını engellemeye yönelik olarak kalpte bazı kapakçıklar vardır. Kulakçıklar (atriumlar) ile karıncıklar (ventriküller) arasındaki kapakçıklara, atrioventriküler kapak denilirken, karıncıklar ile atardamarlar arasında bulunan kapakçıklar ise semilunar kapak olarak adlandırılır. Sağ kulakçığı sağ karıncığa bağlayan atrioventriküler kapakçığa, triküspit kapak denir. Sol kulakçığı sol karıncığa bağlayan atrioventriküler kapakçığa ise biküspit kapak denir. Semilunar kapaklar, atardamarlardaki kanın karıncığa geri dönmesini engeller. Pulmoner arterle sağ karıncık arasındaki kapakçığa, pulmoner semilunar kapak, aort ve sol karıncık arasındaki kapakçığa ise aortik semilunar kapak denir. Aort, sol karıncıktan çıkan ve vücuda bütün oksijenlenmiş kanı taşıyan en büyük atardamardır.

Kalbin boyutu, kişinin fiziksel uygunluk durumu, cinsiyet, kalbin kasılma süresi, kalbin ön yükü ve ard yüküdür.

Otonom sinir sisteminin uyarı derecesi, hormonlar, cinsiyet ve yaştır.

Maksimum kalp atım hızı 220-yaş: 220-25= 195 atım/dakika.

60-80 atım/dakikadır.

• Egzersizin veya antrenmanın şiddetini belirler,
• Egzersizin veya antrenmanın etkilerini değerlendirir,
• Bunlara bağlı olarak yükleme prensipleri

doğrultusunda etkili bir antrenman programı geliştirilebilir.

İyi antrene özellikle dayanıklılık sporlarında uzmanlaşmış bir sporcunun kalbi sporcu olmayanlara göre çok daha büyük olabilir. Kalp kası, egzersize iskelet kasına benzer şekilde yanıt verir. Yani egzersiz sonucunda kalp hücrelerinin sayılarını artırmadan tek tek hücrelerin boyutunu artırarak kalp kasında hipertrofi gerçekleşir. Böylece sporcuların kalpleri, sporcu olmayanlara göre daha verimli bir şekilde çalışabilir.

Kalpte büyüme durumu dilatasyon olarak adlandırılır. Kalbin odacıklarındaki büyüme ile kalbin içine alabildiği kan miktarı ve bir kalp atımında pompalayabildiği kan miktarı yani strok volüm dolayısıyla kardiyak debi artar. İyi antre bir sporcunun kalbi egzersiz esnasında dakikada 35-40 litreye kadar kan pompalayabilir.

Kan, kan damarları yoluyla vücutta taşınır. Atardamar da denilen arter, kanı kalpten uzaklaştıran ve giderek daha küçük damarlara ayrılan bir kan damarıdır. Arterler daha küçük arterlere yani arteriyol adı verilen damarlara, daha sonra ise besin ve atıkların değiş tokuş edildiği küçük kılcal damarlara dallanır. Kılcal damarlar venüller oluşturmak için bir araya gelirler ve kanı kalbe geri döndüren daha büyük bir kan damarı olan toplardamar da denilen venleri oluştururlar.

Sistemik devre ve pulmoner devre. Sistemik arterler, vücudun dokularına oksijen açısından kan sağlarlar. Arterler tarafından taşınan oksijenin çoğu hücrelere iletildiğinden, sistemik venler yoluyla kalbe dönen kanın oksijeni daha azdır. Buna karşılık, pulmoner devrede arterler, oksijeni düşük olan kanı gaz değişimi için yalnızca akciğerlere taşır. Pulmoner venler daha sonra sistemik dolaşıma geri pompalanmak üzere akciğerlerden kalbe taze oksijenli kanı döndürürler. Arterler ve venler yapısal ve işlevsel olarak farklılık gösterse de bazı ortak özellikleri paylaşırlar. Farklı kan damarı türleri yapılarında biraz farklılık göstermesine rağmen aynı genel özellikleri paylaşırlar. Arterler ve arteriyoller, kalbe daha yakın oldukları ve çok daha büyük bir basınçta akan kanı taşıdıkları için venlerden ve venüllerden daha kalın duvarlara sahiptir.

• Karbonik asitten ayrılarak oluşan bikarbonat iyonları şeklinde,
• Plazmada çözünmüş şekilde,
• Hemoglobine bağlanarak yani karbominohemoglobin oluşturarak.

Hücresel solunum için vücut dokularına oksijen sağlamak, atık ürün karbondioksiti çıkarmak ve asit-baz dengesinin korunmasına yardımcı olmaktır.

Solunum sisteminin önemli bir organı olan her akciğer, hem iletici hem de solunum bölgelerinin yapılarını barındırır. Akciğerlerin ana işlevi, atmosferden gelen hava ile oksijen ve karbondioksit değişimini gerçekleştirmektir. Bu amaçla, akciğerler, gazlara karşı oldukça geçirgen olan çok geniş bir epitel yüzey alanı (yaklaşık 70 metrekare) boyunca solunum gazlarını değiştirir. Akciğerlerin ana işlevi, pulmoner dolaşımdan kan gerektiren gaz değişimini gerçekleştirmektir.

1. Dış solunum: İlk iki basamakta gazlar vücudun dışından akciğerlere ve oradan da kana geçtiği için bu iki süreç dış solunum olarak adlandırılır.

• Pulmoner ventilasyon (solunum): havanın akciğerlere alınması ve çıkarılması.
• Pulmoner difüzyon: akciğer ve kan arasında oksijen ve karbondioksitin değişimi.

2. İç solunum: Gazlar kana geçtikten sonra dokulara iletilir ve dördüncü basamakta kan dokulara ulaşır. Kan ve dokular arasındaki bu gaz değişimine iç solunum denilmektedir.

• Kanla taşınma: oksijen ve karbondioksitin kan aracılığıyla taşınması
• Kapiller difüzyon: metabolik olarak aktif dokular ve kapiller kan arasında oksijen ve karbondioksitin değişimi.

İletken bölge ve solunum bölgesi olarak ikiye ayrılır.

• İletken bölge: Solunum sisteminin iletken bölgesi, doğrudan gaz alışverişinde yer almayan organları ve yapıları içerir. İletken bölgenin ana işlevleri, vücuda gelen ve vücutta giden hava için bir yol sağlamak, gelen havadaki kalıntıları ve patojenleri uzaklaştırmak ve gelen havayı ısıtmak, nemlendirmektir. İletken bölge içindeki çeşitli yapılar başka işlevleri de yerine getirir. Örneğin nazal pasajların epiteli kokuları algılamak için gereklidir ve akciğerleri kaplayan bronş epiteli havadaki bazı kanserojenleri metabolize edebilir. Burun ve etrafındaki yapılar, gırtlak, fareks, soluk borusu, bronş, bronşioller bu bölgede yer alır.
• Solunum bölgesi: Gaz değişimi solunum bölgesinde gerçekleşir. İletken bölgenin aksine, solunum bölgesi doğrudan gaz alışverişinde yer alan yapıları içerir. Solunum bölgesi, terminal bronşiyollerin, en küçük bronşiyol türü olan bir solunum bronşiyolüne katıldığı ve daha sonra bir alveol kümesine açılan bir alveoler kanala yol açtığı yerde başlar.

Havanın akciğerlere girip çıkması olarak tanımlanabilen nefes alma eylemidir (solunum). İki ana adımdan oluşur: inspirasyon ve ekspirasyon. İnspirasyon, havanın akciğerlere girmesine neden olan süreçtir ve ekspirasyon, havanın akciğerleri terk etmesine neden olan süreçtir. Bir solunum döngüsü, bir inspirasyon ve ekspirasyon dizisidir.

Atmosferik basınç (Patm); alveolar basınç (Palv) olarak adlandırılan alveoller içindeki hava basıncı; plevral boşluk içindeki basınç yani intraplevral basınç (Pip) olarak adlandırılır. Alveolar ve intraplevral basınçlar, akciğerin belirli fiziksel özelliklerine bağlıdır. Bununla birlikte, nefes alma yeteneği yani inspirasyon sırasında havanın akciğerlere girmesi ve nefes verme yani ekspirasyon sırasında havanın akciğerleri terk etmesi, atmosferin hava basıncına ve akciğerlerdeki hava basıncına bağlıdır. İnspirasyon ve ekspirasyon, atmosfer ve akciğerler arasındaki basınç farklılıklarına bağlıdır. Basınçlardaki farklılıklara ek olarak, solunum hem diyafram hem de göğüs kafesindeki kas liflerinin kasılıp gevşemesine de bağlıdır. Genel olarak normal inspirasyon sırasında iki kas grubu kullanılır: diyafram ve dış interkostal kaslar. Daha büyük bir nefes gerekiyorsa ek kaslar kullanılabilir.

Solunum hacmi, solunum döngüsünün belirli bir noktasında akciğerler tarafından hareket ettirilen veya akciğerlerle ilişkili çeşitli hava hacimleri için kullanılan terimdir. Solunum hacmi çeşitli faktörlere bağlıdır ve farklı solunum hacmi türlerinin ölçülmesi kişinin solunum sağlığı hakkında önemli ipuçları sağlayabilir. Genel olarak akciğer hacimleri erkeklerde, uzun boylu kişilerde ve genç kişilerde; bayanlara, kısa boylulara ve yaşlı kişilere göre daha yüksektir.

Dört ana solunum hacmi türü vardır: tidal hacim, rezidüel völüm, inspiratuar rezerv ve ekspiratuar rezerv.

• Tidal hacim (Soluk hacmi) (TV): Her normal solunum hareketi ile akciğerlere alınan veya akciğerlerden çıkarılan hava hacmidir. Normal yetişkin sağlıklı bir insandaki miktarı ortalama 500 mL/ soluk kadardır
• Soluk verme yedek hacmi (Ekspiratuar rezerv) (ERV): Normal bir ekspirasyondan sonra, zorlu bir ekspirasyonla akciğerlerden çıkarılabilen hava miktarıdır. Yetişkin bir insandaki değeri normal olarak 1100-1200 mL/soluk civarındadır.
• Soluk alma yedek hacmi (İnspiratuar rezerv) (IRV): Normal bir soluk hacminin üzerine alınabilen maksimum düzeyde hava miktarıdır. Normal sağlıklı bir insandaki ortalama değeri 3000-3100 mL/soluk kadardır.
• Rezidüel volüm (Kalan hacim) (RV): En zorlu bir ekspirasyondan sonra bile akciğerlerde kalan hava hacmidir. Yetişkin bir insandaki ortalama değeri 1200 mL/soluk kadardır.

Solunum kapasitesi, belirli bir süre boyunca akciğerlerdeki hava miktarını daha fazla tanımlayan, seçilen iki veya daha fazla hacmin birleşimidir. Solunum kapasiteleri şunlardır: toplam akciğer kapasitesi, vital kapasite, soluk alma kapasitesi, fonksiyonel kapasite.

• Toplam akciğer kapasitesi (TLC): Mümkün olan en derin inspirasyondan sonra akciğerlerde bulunan havanın toplam miktarına denir. Tüm akciğer hacimlerinin (TV, ERV, IRV ve RV) top lamıdır. TLC, erkekler için yaklaşık 6000 mL/soluk, kadınlar için yaklaşık 4200 mL/ soluktur.
• Vital kapasite (VC): Bir kişinin akciğerlerini maksimum düzeyine kadar doldurduktan sonra, maksimal bir ekspirasyonla akciğerlerden çıkarabildiği hava miktarıdır. 4000 mL ile 5000 mL arasında kalan, artık hacim (TV, ERV ve IRV) dışındaki tüm hacimlerin toplamıdır.
• Soluk alma kapasitesi (IC): Normal ekspirasyondan sonra, akciğerlerin maksimum olarak gerilmesine kadar inspirasyonla alınabilen hava miktarıdır. Tidal hacim ve soluk alma yedek hacminin toplamıdır. Yetişkin bir insandaki ortalama değeri 3500- 3600 mL/soluktur.
• Fonksiyonel kapasite (FRC): Bu normal ekspirasyonun sonunda akciğerlerde kalan hava miktarıdır. Ekspiratuar rezerv hacmi ve kalan hacmin toplamıdır. Yetişkin bir insandaki ortalama değeri 2300-2400 mL/soluktur.

Maksimal oksijen tüketimi

• Kandaki oksijen miktarı: Normal şartlar altında hemoglobin oksijen saturasyonu %98’dir. Kanın normal oksijen taşıma kapasitesindeki herhangi bir azalma, oksijenin dokulara dağılımını engeller ve hücrelerin oksijen alım miktarını azaltır. Aynı şekilde arteryel kanda oksijen basıncı seviyesindeki bir azalma kısmi basınç gradyanında düşmeye sebep olur ve doku seviyesinde oksijen ayrışmasını engeller.
• Kanı akımı: Egzersiz kasların kan akımını hızlandırır. Kan, kaslara daha fazla oksijen taşıdığı için her 100 ml kandan eksilen oksijen miktarının daha az olması gerekir. Böylece artan kan akımı, dokulara oksijen dağıtım miktarını da artırır.
• Isı, pH gibi bölgesel koşullar: Egzersiz esnasında birçok lokal değişiklik oksijen dağıtım ve alımını etkiler. Egzersiz sırasında asidoz ortam, vücut ısısı ve karbondioksit konsantrasyonu artar. Bu değişikliler oksijenin hemoglobinden ayrışmasını artırarak oksijenin kaslar tarafından alınmasını kolaylaştırır.