Fysiologi - Eksamensspørgsmål

Front 1

Redegør for de primære energisubstrater, som omsættes under maksimaltmuskelarbejde af 10 sekunders varighed.

Back 1

Under maksimalt muskelarbejde af 10 sekunders varighed vil det primært væremusklens lagre af kreatinfosfat (Pcr) og glykogen(CHO) som omsættes. Disse energiveje erkendetegnet ved at kunne aktiveres hurtigt og samtidig danner de meget ATP pr.sekund, hvilket er nødvendigt for at bistå en op i mod 100 gange stigning ienergiomsætningen ved maksimalt kortvarigt arbejde.

Front 2

Redegør for en persons primære energisubstrater, som omsættes under 90minutters muskelarbejde med en intensitet, der svarer til ca. 80 % af personensmaksimale iltoptagelseshastighed.

Back 2

Under 90 minutters muskelarbejde med en intensitet, der svarer til ca. 80 % afVO2max, vil det være kulhydrater og i mindre grad fedt, som omsættes aerobt imitokondrierne. Udholdenhedstrænede vil kunne forbrænde mere fedt endutrænede personer fordi, de udholdenhedstrænede er bedre til at mobilisere fedt frafedtvævet og transportere det ind i muskelcellerne og videre ind i mitokondrierne.ATP dannelsen ved omsætningen af kulhydrater i mitokondrierne er hurtigere endved omsætningen af fedt. Derfor vil omsætningen af kulhydrater være den primæreenergivej ved høje arbejdsintensiteter. I musklerne vil omsætningen af kulhydraterbåde være af glukose taget op fra blodet og fra glykogen lagret inde i musklerne.

Front 3

Redegør for hvordan kostens sammensætning kan påvirke musklens energilagreog substratvalg under arbejde.

Back 3

Kostens sammensætning påvirker energilagrene således at opbygningen af storelagre af glykogen kræver en kulhydratrig kost, og omvendt hvis kosten primært erfedt- og proteinrig, så vil glykogenlagrene i musklerne være små. Dette vil påvirkesubstratvalget under arbejde således, at en høj kulhydratrig kost og dermed højeglykogenlagre medfører en relativ større omsætning af kulhydrater under arbejdesammenlignet med en fedtrig kost. Omvendt vil en fedt- og proteinrig kost medføreen relativ større omsætning af fedt under arbejde, men, hvis glykogenlagrende ersmå, også en ringere udholdenhed.

Front 4

Definér koncentrisk, excentrisk og isometrisk kontraktion.

Back 4

Isometriskkontraktion (statisk kontraktion): ved isometrisk kontraktion vil der ikke udføres noget arbejde damuskelfibrenes længde vil være den samme. Musklen vil dog opbygge og bevarespændingen under hele perioden.

Koncentriskkontraktion: musklenforkortes imod en belastning. Spændingen i tværbroerne er større end den ydrebelastning.

Excentriskkontraktion: hvisden ydre belastning er større end den kraft tværbroerne kan udvikle, vilmusklen forlænges af den ydre belastning, mens musklen arbejder imodforlængelsen

Front 5

Redegør for en muskels maksimale kraftudvikling ved forskelligeforkortningshastigheder

Back 5

Front 6

Angiv hvordan man kan udregne en muskelfibers maksimale effektudvikling vedforskellige forkortningshastigheder.

Back 6

effekt [N*m/s] = kraft[N] * hastighed [m/s]

effekt – kun ved koncentrisk kontraktion

Front 7

Beskriv håndgrebsstyrken (engelsk: hand grip strength) for mænd mellem 20 og100 år

Back 7

tværsnits studie viser

at håndgrebsstyrken - den isometiske muskelstyrke til en alder af ca. 50 år - efterfølgende falder styrken med 1-1.5 % pr. år.

da det er et tværsnits studie - skal man dog bemærke at der er en stor variation blandt personer med samme ader

Front 8

Definér begrebet sarkopeni

Back 8

alders betinget tab af muskelmasse

Front 9

Redegør for kvalitative forandringer i muskulaturen med stigende alder.

Back 9

- færre antal muskelfibre (primært type II fibre, som vil medføre nedsat evne til atudvikle høj effekt)

- kortere fibre (vil medføre kortere kontraktionshastighed pga. af færre sarkomerer iforlængelse af hinanden)

- gruppering af fibre af samme MHC type

- flere hybridfibre

- mere fedt og bindevæv omkring fibrene

Front 10

Redegør for forholdet mellem en muskelfibers længde og dens passive og aktiveisometriske spændings udvikling.

Back 10

passiv spænding: elastisk energi, bestemmes af deelastiske elementer (titin, bindevæv, sener, sarcolemma)

jo mere muskelfiberen bliver trukket ud jo mere spænder de elstiske fibre imod og spændings udviklingen stiger derfor.

aktiv spænding:

afænger af hvor meget aktin overlapper sig selv

Front 11

Beskriv opbygningen af et sarkomér.

Back 11

et sarkomer er den funktionelle enhed i en myofibril - den går fra Z-linje til Z-linje og består af aktinfilamenter og myosinfilamenter - myosinfilamenterne forbindes til z-linjen ved titin som er en elastisk komponent.

I-bånd - lyst på lysmikroskobiske billeder - kun aktin filamenter

A-bånd - mørkt på lysmikroskobiske billeder - både aktin og myosin filamenter

H-bånd - ligger i centrum af A-båndet - består kun myosin filamenter

M-linjen - opdeler H-båndet - indeholder proteiner der støtter strukturen af myosinfilamenterne

Front 12

Beskriv tværbrocyklus.

Back 12

1. dannelsen af en tværbro.

Det aktiverede myosinhoved binder sig på aktin og danner entværbro. Pi frigives. Og båndet mellem aktin og myosin bliverstærkere.

2. ”Thepower stroke”

ADP frigives og myosinhovedet rykker tilbage, hvilket får aktinfilamentet til at glide ind mod sarkomerets centrum.

3. løsrivelsenaf tværbro

når en ny ATP binder til myosinhovedet, bliver broen mellem aktinog myosin svagere, hvilket løsriver myosin hovedet.

4. Re-aktiveringaf myosinhovedet.

myosin bliver aktiveret når ATP bindes på myosinhovedet oghydrolyseres(spaltes) til ADP og uorganisk fosfat (Pi), energien derfrigives ved hydrolyseringen tvinger myosinhoved ud i en udspændt position –klar til at danne en ny tværbro.

Front 13

Redegør for hvordan sarkomérens opbygning og tværbrocyklus gør detmuligt for musklen at trække sig sammen.

Back 13

Overlappet mellem aktin og myosinfilamenterne sikrer at myosinhovederne kantage fat i aktinfilamenterne og trække i dem, hvormed aktinfilamenterne glider forbimyosinfilamenter og sarkomeren forkortes

Front 14

Redegør for koblingen mellem aktionspotentialer, kalciumudskillelse frasarkoplasmatisk reticulum og kraftudvikling.

Back 14

1. impuls i motor neuron

- åbning af Na+kanaler

- åbning af Ca2+ - kanaler = influx af Ca2+ - giver signal til at exocytere vesikler medacethylcolin.

2. frigivelse af acethylcolinved motorisk endeplade

3. acethylcolin binder tilnikotin-receptor

- åbning af acethylcolin afhængigkation-kanal (Na løber ind – K køber ud)

4. dannelsen af et endepladepotentiale

5. Aktionspotentiale overcellemembranen - natrium løber rundt ud i cellen og de spændingafhængige Na+ kanaler åbner (er ikke på den motoriske endeplade)

6. Aktionspotentiale ned iT-rør

- Tæt ved T-tubulis membran er DHPR i tæt kontakt med en anden Ca2+kanal RYR · RYR danner de såkaldte ”fødder” over til DHPR. 7. Aktiveringog konformationsændring af DHPR åbner RYR

– og frigiver Ca2+ tilcytosolen.

8. Ca2+ binder sig på troponin C

- hvilket fremkalder enkonformationsændring i tropomyosinmolekylet, der flytter sig fra detmyosinbindende sted på aktinfilamentet.

9. tværbrocyklusen

10. tværbro cyklussen slutter når ca2+ bliver pumpet tilbagei Sarcoplasmatiske reticulum af Ca-ATPasen, kaldet SERCA.

Front 15

Redegør for det sarkoplasmatiske retikulums (SR’s ) rolle i irritations-kontraktionskoblingenog den efterfølgende afslapning af muskelfiberen. Besvarelsen skalindeholde informationer om ion-kanaler og ion-transportører.

Back 15

- SR er et intracellulært rørsystem, der omslutter hver eneste myofibril ogindeholder i hvile en stor mængde kalcium.

- Ved irritation af muskelcellenændrer DHPR i t-rør membranen konformation, således DHPR fysisk kanpåvirke og dermed åbne kalciumkanalerne (RyR) på SR membranen.

- Når RyRåbnes vil kalcium strømme ud i cytosolen (ned ad sin koncentrationsgradient)og dette kalcium vil binde til til troponin c, hvormed muskelkontraktionen kanske.

- I SR membranen er også placeret en iontransportør (SR Ca ATPase,SERCA), som aktivt transporterer kalcium tilbage til SR, hvormedmuskelkontraktionen ophører.

Det er bl.a. mængden af SR, som afgørhastigheden, hvormed kraftudviklingen kan ske. Derfor er den højere mængdeSR i type II fibre end i type I fibre medvirkende til den højerekontraktionshastighed i type II fibrene.

Front 16

Redegør for aldersrelaterede muskulære forandringer.

Back 16

Ældre har en mindre muskelmasse end unge. Det aldersbetingede tab afmuskelmasse er defineret som sarkopeni. Tab af muskelmassen begynder alleredeved 25-års alderen.

- Ca. 10 muskelmassen er tabt ved hhv. 50 års alderen.

- ca. 50% af muskelmassen er tabt ved 80- års alderen.

Faldet i muskelmasse kan primært forklares ved et fald i antal fibreaf både type I og II. Men type II fibrene bliver også mindre. Den selektivenedgang i størrelsen af type II fibrene medfører at det relative areal af type IIfibrene falder.

Dette medvirker til at ældre har en forringet evne til at udviklekraft ved høje hastigheder (effektudviklingen er forringet).

Muskelfibrene har også en tendens til atblive mere flade i muskler fra ældre..Ældre har flere hybridfibre,hvilket kan være et tegn på begyndende fibertype transformation.

- Kvaliteten afmuskelfibrene ændres således der ophobes mere fedt og bindevæv mellemfibrene og de kontraktile proteiners evne til kraftudvikling forringes (især i typeII fibre), hvilket til sammen nedsætter kraftudviklingen per tværsnitsareal.

Front 17

Redegør for nervesystemets regulering af kraft, herunder hvilken rollefyringsfrekvensen og rekrutteringen af motoriske enheder har for kraftudviklingen.

Back 17

Muskelfibrene er arrangeret i motoriske enheder – hvor fåeller mange fibre er forbundet med det samme motoriske neuron.

Ved lav kraftudvikling aktiveres få motoriske enheder med fåmuskelfibre – jo større kraft der skal bruges jo flere motoriske enheder medstørre antal muskelfibre forbundet bliver aktiveret.

Musklen kraftudvikling afhænger af følgende faktore

1. den enkeltemuskelfibers kraft

a. stimuleringfrekvens – vedhøj fyringsfrekvens kan muskelfibrene opbygge en tetanisk kontraktion medop til 4 gange højere kraftudvikling end ved twich. Den højere kraftudviklingskyldes at der bliver opbygget en højere Ca2+ koncentration icytosolen og der derved kan dannes flere tværbroer. (høj fyring frekvens =mange aktionspotentialer = mere Ca2+ frisættes fra SR pr. sekund)

b. længden af fiberen – ift.passiv/aktiv spænding - optimum længde af sarcomer – ca. 2 µm(dog forventer vi i dagligdagen at den arbejder ved optimum længde)

2. antallet afaktiveret muskelfibre

a. store/små motoriskeenheder

antal muskelfibre pr. motoriskenhed (aktivere en motorisk enhed fuldt –før vi aktivere den næste)

b. antal aktiveret motoriskeenheder

Front 18

Gør kort rede for respiratorisk udvekslingsratio (RER)

Back 18

R-værdi = udåndet CO2/indåndet O2

du kan kun finde R-værdien ved steady state

Ved 100% forbrænding af kulhydrater vil R-værdien = 1

ved 100% fobrænding af fedt vil R-værdien = 0.7

Denlavere værdi ved forbrænding af fedt skyldes, at O2 indholdet i forhold til C-indholdeter meget mindre i fedtstoffer end i kulhydrater

Front 19

Gør rede for en betingelse, som skal være opfyldt, for at RER-værdien giver etkorrekt estimat af substratvalget under arbejde.

Back 19

R-værdien giver kun et korrekt estimat af substrat valg ved steady state - hvor kroppens ilt optagelse svare til kroppens iltbehov

Front 20

Gør rede for, hvordan arbejdets intensitet påvirker substratvalget under arbejde.

Back 20

R-værdien ligger på ca. 0,85 ved lave arbejdsintensiteter og op til ca. 50-60 % af Vo2max.

Ved højere intensiteter stiger R-værdien og når 1,0 ved intensiteter tæt på den maksimale iltoptagelseshastighed. Hvis man ser på mængden af fedt og kulhydrater stiger forbrændingen af begge fra lave intensiteter og op til ca. 60% afVo2max, hvorefter fedtforbrændingen falder og kulhydratforbrændingen fortsætter med at stige.

Front 21

Gør rede for sammenhængen mellem en muskelfibers opbygning ogeffektudvikling

Back 21

En muskelfibers effektudvikling afhænger til dels af dens opbygning. For at fiberen kan opnåen hurtig forkortningshastighed er det en fordel at have en hurtig myosin ATPase, såledestværbrocyklus kan forløbe hurtigt. Derudover vil en høj volumenprocent af sarcoplasmatiskreticulum og tynde myofibriller hhv. give en hurtigere calcium frisætning fra SR og hurtigerediffusion af calcium fra SR til troponin c på aktinfilamenterne, hvilket tilsammen vil give enhurtigere kraftudvikling.

en høj kraftudvikling er afhængig af det fysiologiske tværsnitareal og altså hovedsaglig antallet af myofibriller.

hvorimod effekt = kraft * hastighed

og er derfor både afhængig af antallet myofibriller og kontraktionshastigheden

Front 22

Gør rede for muskulære adaptationer til styrketræning, herunder forskelle mellemfibertyper og tilpasninger i deres cellulære bestanddele og deres pennationsvinkel.

Back 22

Større tværsnit af muskelfibre (type IIa fibre vokser mere end type I fibre ved tungstyrketræning) forklaret ved flere myofibriller (aktin og myosin filamenter), og mereSR i hver fiber. Fibertype-transformation fra type IIx til IIa. I pennate muskler kanpennationsvinklen øges, så det fysiologiske tværsnitsareal kan øges ved at der gøresplads til flere fibre.

Front 23

Redegør for hvordan stimuleringsfrekvensen påvirker kraftudviklingen, herunderårsagen til at stimuleringsfrekvensen påvirker musklens kraftudvikling.

Back 23

En højere stimuleringsfrekvens vil opbygge en højere calcium koncentration i cytosolen som vil giveen højere kraftudvikling indtil alle Troponin C molekylerne er mættet med calcium,hvorefter højere stimuleringsfrekvens ikke medfører højere kraft.

Front 24

Beskriv skeletmuskelfiberens opbygning.

Back 24

Sarkolemma - er muskelcellens yderste membran.

Satellitceller - er placeret mellem sarkolemmaet og basalmembranen

Kerner - Muskelceller har mange kerner (multi-nucleated) imodsætning til de fleste andre celler, som kun har én kerne.Myofibriller Udgør ca. 80% af hele muskelcellen. Består af tynde (aktin)og tykke (myosin) filamenter, der hæfter i hhv. Z-disken ogM-båndet. På myosin-filamenterne sidder en rækkemyosinhoveder.

SarkoplasmatiskRetikulum (SR) -

Udgør mellem op til 10% af muskelcellens volumen. I hvile (nårmusklen er afslappet) indeholder det sarkoplasmatiskeretikulum (SR) en høj koncentration af kalcium (Ca2+).

T-tubuli Rør-system, der fungerer som forlængelse af sarkolemmaetind i muskelcellen. T-tubuli er i tæt kontakt med detsarkoplasmatiske retikulum, hvor de danner triader (T-tubulimed SR på begge sider). Mitokondrier er organeller, der er omgivet af en dobbeltmembran (ydre og indre). Den indre membran dannerdesuden folder (cristae) inde i mitokondriet.

derudover - Glykogenkorn og Lipider

Front 25

Mennesket har forskellige energilagre og omsætningsveje til både aerob- og anaerobdannelsen af ATP. Disse kan karakteriseres ved deres: (1) maksimale hastighed(rate) af ATP produktion (power) og (2) kapacitet (energimængde).

Redegør kort for disse energilagre og omsætningsveje og opstil for disse lagrederes indbyrdes relative omsætningshastighed (power) og størrelse af energilagret.

Back 25

Power (ATP produktion):

(1) Fedt har lav power, (2) aerob CHO omsætning højere (2xfedt),

(3) høj power anarob CHO omsætning (laktatdannelse)

(4) størst power forPCr.

Størrelse af energilager: omvendt af power dvs mindste lager er der i PCr, der efterLaktatdannelse, aerob CHO og størstste lager er fedt.

Front 26

b. Angiv hvilke faktorer og hvordan disse faktorer influerer på andelen af kulhydrat ogfedtforbruget.

Back 26

1. arbejdsintensitet

op til 50% VOmax – hovedsagelig fedtforbrænding

2. varighed

længere arbejdstid – højere fedtforbrænding

3. energistatus førstart (glykogen niveau)

4. kulhydrat underarbejde

5. fysisk form/træningstilstand

Front 27

redegør for hvordan arbejds intensitet påvirker substratvalg

Back 27

I hvile og ved meget lave arbejdsintensiteter er R-værdien på0,75-0,85. R-værdien holder sig relativt konstant (svagt stigende) med stigendearbejdsintensitet op til ca. 50 %VO2 max. Ved højere intensiteter stiger andelen afCHO for til sidst, at udgøre 100% af energiforbruget.

Front 28

redegør for hvordan varighed påvirker substratvalg

Back 28

Fedtoxidationensprocentvise andel af energiforbruget stiger ved længerevarende arbejde med sammeintensitet (R-værdien falder), samlet energiforbrug næsten konstant. Andelen af plasmaFFA og plasma CHO stiger, samtidig med, at andelen af muskel TG og glykogenfalder.

Front 29

redegør for hvordan glykogen niveauet før start påvirker substratvalg

Back 29

Jo højere muskelglykogen niveau des mere vil der blive forbrændt afmuskelglykogenet

Front 30

redegør for hvordan kulhydrat indtag undervejs påvirker substratvalg

Back 30

Ved CHO tilskud under arbejde vil der være en større andel af glukose fra blodet derbidrager til energiomsætningen (muskelglykogen sparing)

Front 31

redegør for hvordan træningstilstand påvirker substratvalg

Back 31

Ved arbejde med både samme absolutte og til dels relative intensitet, vil trænedehave en relativt større fedtforbrænding.Trænede personer vil forbrænde 50% CHO/ 50%fedt ved en arbejdsintensitet på65% VO2 max

dvs at de har en øget evne til, at forbrænde fedt ved relativt højere intensiteter endutrænede

Front 32

Redegør for intramuskulære faktorer, der kan forklare den højere effektudvikling i fasttwitch muskelfibre (myosin heavy chain (MHC) isoformen IIa) sammenlignet medslow twitch muskelfibre (MHC I).

Back 32

Effekt er produktet af muskelfiberens kraftudvikling og forkortningshastighed. MHCIIa fibre har sammenlignet med MHC I fibre den samme eller lidt højere kraftudviklingog en 3-4 gange hurtigere forkortningshastighed, hvilket tilsammen kan give op til 7-10 gange større effektudvikling.

Den primære årsag til MHC IIa fibrenes hurtigereforkortningshastighed er en større hastighed i myosin ATPasen og hurtigere calciumfrisætning fra sarkoplasmatisk retikulum.

Front 33

Styrketræning vil give både neurale- og muskulære adaptationer.Redegør for hvilke neurale adaptationer der sker som følge af styrketræning og hvornår istyrketræningsfasen adaptationerne hovedsageligt sker.

Back 33

Neuraleadaptioner

i de første 2 uger sker der primært neurale adaptioner -fortsætter op til 8 uger

- øget mængde elektriskaktivitet

- øget fyrringsfrekvens

- rekruttering af fleremotoriske enheder samtidig musklens kraftudvikling afhænger af den enkelte muskelfibers kraft ogantallet af aktiverede muskelfibre – derfor vil den øget elektriske aktivitetøge musklens kraftudvikling - og altsågør musklen stærkere- færre inhiberende signaler

- bedre koordinering afagonister og antagonister

Front 34

Styrketræning vil give både neurale- og muskulære adaptationer. Redegør for hvilke muskulære adaptationer der sker som følge af styrketræning og hvornår i styrketræningsfasen adaptationerne hovedsageligt sker.

Back 34

Muskulære adaptioner

primært efter 2 uger og frem

- hypertrofi = øgning af tværsnitsareal – det er typisk typeIIa der bliver større

- fibertypetransformation – type IIx type IIa

-øget pennationsvinkel

- øget mængde SR

Front 35

Redegør for de muskulære forandringer der sker med aldring (herunder muskelstyrkensændring med alderen og de relaterede muskel-cellulære forandringer).

Back 35

Store individuelle forskelle, men generelt set er den isometriske muskelstyrke uforandret til50-60 års alderen, hvor efter den falder med ca. 1-1.5% per år. (ifølge tværsnits studie) Dynamisk muskelstyrke falderlidt tidligere (fra 50 års alderen) , men med samme rate, og det er især gældende for hurtigekontraktionshastigheder.Skyldes:

1. Tab af muskel volumen (sarcopeni)

2. Tab af muskel volumen skyldes, mindre fibre (næsten ikke type 1, men specielt type 2(hurtige) muskelfibre.

3. Også tab af motoriske enheder og samling af motoriske enheder til større motoriskeenheder.

Front 36

redegør for de funktionelle forandringer der kommer med alderen

Back 36

Tværsnitsstudie viser isometrisk styrke falder med1-1.5% fra 50 års alderen

Longitudinelt studie viser at isometrisk styrkefalder med 0.5 % fra 25 års alderen

Front 37

redegør kort for det tab af effekt udvikling der kommer med alderen

Back 37

Effektudvikling falder med 7.5% pr. årti efter 25 årsalderen.