BIOLOGOVÉ!!!!!

[Faskal]

Svaly mají několik zdrojů energie. Když se to hodně zjednoduší, tak pro netrénovaného jedince platí zhruba, že...
volné ATP slouží jako přímý zdroj energie (a bude zmíněno ještě mnohokrát), jeho zásoby jsou spíše mizivé.
ATP se doplňuje z kreatin-fosfátu, jeho zásoby jsou na řádově vteřiny
Tyto zdroje nepotřebují kyslík.

Následně se začne zpracovávat glukóza na ATP. Té je ve svalu docela dost, ale hlavně se průběžně doplňuje z krve. Glukóza se zpracovává dvěma způsoby:
Aerobně, kde se molekula glukózy plně spotřebuje, toto je výrazně (cca 15x) efektivnější než anaerobní způsob získávání energie z glukózy, ale je to limitováno dostupností kyslíku.
Anaerobně, kdy se glukóza jenom rozštěpí na kyselinu mléčnou, která se pošle z buňky do krve a z ní do jater, kde se z ní znovu poskládá glukóza. Tento proces dodá svalu jenom relativně málo energie a je limitován překyselením svalu, ke kterému dochází při tomto procesu. Dokud jsou ale zásoby glukózy dostatečné, dá se fungovat "na dluh" kyslíku.

Glukóza se obnovuje z glykogenu, který je uložený ve svalech a v játrech, jeho zásoby jsou odhadem na hodinu-dvě intenzivního cvičení.

Paralelně se ve svalech spotřebovávají aminokyseliny, případně rovnou celé proteiny, za tvorby ATP. Toto je limitováno jednak tím, že volných aminokyselin je poměrně málo (a musí se průběžně doplňovat z potravy) a při likvidování proteinů dochází k úbytku svalů - pokud je tělo nuceno získávat energii z vlastních proteinů, je něco hodně špatně. Druhou limitací je, že je potřeba se zbavovat amino-skupin. Ty se navážou na aminokyselinu alanin z vzniku alfa-ketoglukarátu a pošlou do jater, kde se z nich udělá glukóza a močovina.

Při svalové práci se tedy spotřebovává glukóza. Pokud není dodávána z potravy, doplňuje se ještě nějakou dobu glukoneogenezí: recyklací kyseliny mléčné z anaerobního zpracování glukózy, případně z alaninového cyklu nebo glycerolu (minoritní složka tuku). Když ale glukóza došla, tak došla.

Alternativní zdroj energie/ATP ke glukóze jsou ketosloučeniny vznikající z tuku. Ty se začnou používat po desítkách minut námahy. Jejich výhoda je, že jejich zásoby jsou většinou značné, nevýhodou, že ke svému dalšímu zpracování na ATP potřebují kyslík. Rozkládáním tuku není možné získat stavební složky glukózy (s výjimkou té trošky glycerolu, co mastné kyseliny drží pohromadě), což znamená, že svaly nejsou schopny fungovat v anaerobním módu, ale tělo na ketosloučeninách jinak fungovat dokáže.

Glykogen je jinak zásobní molekula, podobná rostlinnému škrobu - škrob je lineární, glykogen je rozvětvený polymer glukózy. Větvení má smysl, enzym štěpí vždycky jenom konce vláken, štěpení glykogenu je tedy možné paralelizovat a získávat z něj energii rychleji než ze škrobu. Protože je glykogen zásobní, vzniká při přebytku glukózy, což je řízeno hormonálně. Přebytky glukózy jsou především z přebytků cukrů, případně z přebytku proteinů.

Tréningem/výživou je možné s jednotlivými parametry značně pohýbat. Především lze tréningem zvětšit množství svalových vláken a také upravit poměr svalových vláken, co preferenčně využívají aerobní/anaerobní metabolismus, což u běžců odpovídá vytrvalcům vs sprintecům. U výběru preferencí svalových vláken se žongluje s hledáním vhodného poměru pro schopnost krátkodobě vydat velké množství síly za jednotku času versus schopnost dlouhodobě využívat menší množství síly za jednotku času. Dále jde vylepšit množství zásob, které svaly mají, případně je předem nakrmit, odtud suplementy s kreatinem či (malto-)dextrinem* (před-naštípaným škrobem dodávajícím glukózu=> glykogen); kreatin navíc slouží jako signál (jeden z nich) pro růst svalů.

tl;dr
když dojde glukóza z potravy a glykogenu, je možné ji ještě chvilku doplňovat recyklací produktů neefektivního (nebo asi lépe nehospodárného) anaerobního metabolismu svalů. Pak je potřeba přejít na využívání tuků, které ale vyžaduje aerobní metabolismus.

edit:
* sakra chyba, měl jsem tam dextrózu, což je samozřejmě synonymum pro glukózu

[Sosacek]

Diky moc za podronou odpoved.

když dojde glukóza z potravy a glykogenu, je možné ji ještě chvilku doplňovat recyklací produktů neefektivního (nebo asi lépe nehospodárného) anaerobního metabolismu svalů. Pak je potřeba přejít na využívání tuků, které ale vyžaduje aerobní metabolismus.

A co se stane, kdyz nekolik dni nejis? Vsechen glykogen pochazi z glukozy v krvi? Tu nemuzes mit nikdy nula, zejo.

Ja tomu z literatury rozumim tak, ze

1) telo se snazi udrzovat konstantni hladinu krevniho cukru (moc spusti insulin a ten spusti konverzi na trigliceridy, malo spusti glukoneogenezi - z bilkovin a z tuku?)

2) glykogen v jatrech funguje jako baterka, doplnuje se z glukozy v krvi, nebo se zase na pozadani rozpada na glukozy v krvi, ten ve svalech (coz je 4x vic nez v jatrech, udajne) taky, ale spis se primo pouziva

ale cemu nerozumim, co se stane, kdyz par dni nejis - krevni cukr zustava konstatni, odkud se bere ta glukoza? A znamena hladovet, ze mas nulovej glykogen, nebo se pouziva hlavne pri aktivite?

Dik.

EDIT: a kde jsou v tom ketony?

[Eleshar_Vermillion]

Co jsem vyrozuměl, tak když několik dní nejíš a začneš hladovět, začne tělo rozkládat samo sebe (tukové tkáně a následně právě svaly, s cílem udržet nervovou soustavu a srdce), a proto pak umřeš.

[Faskal]

Rádo se stalo.

Minulý příspěvek byl dost svalocentrický a popisující svalovou zátěž při běžném stravování, zbytek těla, případně tělo při hladovění/nedostatku cukru, reaguje trochu jinak.

Jak píšeš, hladina glukózy se udržuje konstantní i pokud tělo nemá přísun cukru z potravy a pokud je střednědobá zásoba - glykogen - vyčerpána.
Tělo nedostatek glukózy řeší dvěma způsoby - dramaticky omezí spotřebu glukózy a najde její nouzové zdroje.

Omezení spotřeby spočívá v tom, že většina buněk přejde na metabolismus využívající ketosloučeniny, což jsou zjednodušeně předkousané, zkrácené tuky. Jak padlo, jejich využívání striktně vyžaduje dostupnost kyslíku, tak je omezené využívání anaerobního metabolismu svalů. Teoreticky by to mělo znamenat, že se tak omezí schopnost vykonávat rychlé, explozivní pohyby a zřejmě je to pravda u netrénovaných jedinců, u špičkových atletů však zdá se ketogenní strava nemá negativní efekt na silový výkon.*
Na glukóze stále zůstává závislý mozek, ale i ten omezí svou potřebu asi na třetinu původní spotřeby, zbytek nahradí využíváním ketosloučenin.

Ta adaptace nastupuje postupně:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22414/

Mozek však stále glukózu potřebuje a ta se někde musí brát. Při ketogenní dietě nebo dlouhodobém hladovění, kde není dostupná glukóza, jsou dostupné dva hlavní zdroje pro glukoneogenezi, tedy tvorbu glukózy vlastním tělem.
Jeden je glycerol pocházející z tuků, které dodávají i ony ketosloučeniny. Tuky jsou extrémně koncentrované zdroje energie, glycerolu na obnovu glukózy ale dodávají poměrně málo, řekněme, že kolem 20% spotřebované glukózy v jedinci adaptovaném na hladovění, v neadaptovaném asi 5% glukózy, pochází z glycerolu z tuků**. Z tuků tedy pochází relativně málo glukózy i u lidí adaptovaných na nedostatek glukózy v potravě.

Druhým a podstatně významnějším zdrojem jsou aminokyseliny z proteinů, které v lepším případě pochází z potravy, v horším z těla. V literatuře vidím, že u adaptovaného, hladovějícího člověka chybí po odpočtení glukózy z tuku ještě 10-20 gramů glukózy denně, která se musí dobrat z proteinů svalů.
Aminokyseliny se z pohledu metabolismu dělí na glykogenní schopné vytvářet glukózu a neschopné vytvářet ketosloučeniny, ketogenní, co to mají naopak, a zbylá skupina může vytvářet oboje. Čistě ketogenních je minimum (dvě). Při nedostatku glukózy avšak dostatku proteinů je tedy dostatek zdrojů na výrobu glukózy svépomocí. Z přežírání se proteiny tedy jde taky ztloustnout, ale je to podstatně obtížnější, protože aminokyseliny zároveň slouží jako faktory podporující růst svalů.

K tvé poznámce
1) jo, navíc je tam pár dalších věcí (glukagon, co má opačný efekt vůči inzulinu), například vychytávání cukru svaly je na inzulinu nezávislé, cukrovku (typu II a ne moc rozvinutou) jde do jisté míry třeba řešit tělesným pohybem krátce po jídle.

2) jo, a toho glykogenu může být ve svalu na poměr dokonce ještě víc i u necvičeného člověka. Jak píšeš, významný rozdíl ale je, že sval si drží glykogen především pro sebe, zatímco játra pro to, aby udržovaly stálou hladinu glukózy v krvi.

Hladovět se dá na více zdrojů, zatím jsme točili jenom glukózu, ta je zcela nezbytná především pro mozek a bazální metabolismus. Je však naprostou prioritou, pokud nejde jinak, tělo začne odbourávat vlastní proteiny, aby glukózu dokázalo zajistit.
Je možné mít extrémně nízký glykogen+přísun glukózy a přitom nehladovět, za předpokladu, že je dodáno dost proteinů na udržení dusíkové bilance a tvorby chybějící glukózy a zároveň dostatek zdrojů energie na funkci těla, typicky tuky nebo další proteiny navrch. Nicméně takové extrémy umí být dost nezdravé a chce to lékařský dohled; názory na to, jak je ketogenní dieta zdravá dlouhodobě, se liší. U hladovějících se rozlišují dva hlavní typy podvýživy, první je marasmus, kde je nedostatečná energie (včetně proteinů), druhý je kwashiorkor (ne, neumím to vyslovit), kde chybí proteiny, ale energie je dost.

*https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3411406/
** https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7647479

tl;dr
glukóza se při nedostatku cukrů bere především z rozkladu aminokyselin (tedy proteinů), pouze minoritně z tuků. Dokud je dost proteinů a tuků, tělo přejde na režim využívající preferenčně ketosloučeniny pocházející z tuků, namísto toho, aby využívalo cukry. Pokud není v potravě dost cukrů ani proteinů na tvorbu glukózy, tělo začne rozbíjet vlastní proteiny, protože zajistit dostatek glukózy má prioritu.

[Sosacek]

Hm.

A co se deje s bilkovinami navic? Bylo mi receno, ze glukoneogeneze je "demand-driven" proces, tj. nedela se, pokud neni potreba. Na glukozu se tedy nezkonvertuji.

[Fritzs]

Aminokyseliny se můžou se konvertovat na další věci (histidin -> histamin třeba) nebo použity na tvorbu vlastních proteinů, což je energeticky levnější než je dělat znovu, a navíc člověk neumí syntetizovat celou sadu.

[Faskal]

Poté, co je tělo přijme, nikam nezmizí. Část se využije jako zdroj energie - menší, pokud jsou dostupné cukry, větší, pokud dostupné nejsou - část se využije na obnovu těla, ať už k recyklaci struktur, zajištění dalších potřeb metabolismu, jak píše Fritzs, nebo další růst. Pokud nějaké zbydou, aminoskupina se zmuchlá do podoby močoviny a zahodí, a zbylá kostra se použije na tvorbu tuku.

Nicméně připomínám poznámku, co jsem udělal ve svém prvním vstupu, proteiny (lépe řečeno některé aminokyseliny, především BCAA, glutamin a arginin) jsou signálem značícím vhodné podmínky pro růst, tak zatímco nadbytek cukru znamená prakticky výhradně růst tukové hmoty, nadbytek proteinů v první řadě stimuluje růst svalové hmoty, až nadbytek nad tento nadbytek se ukládá do podoby tuku.

[Sosacek]

Uklada, nebo rozmontovava na ketony, ne?

Mhm.

Mam jeste dotaz, pokud uz vas neseru:

Fruktoza a MCT maji "zkratku" proti normalnimu cukru a normalnim tukum. Ma to nejaky superduvod, nebo to je nahoda, protoze pripominaji nejake mezistavy a proto preskoci kus procesu?

[Sosacek]

Bonus trololodoraz: je epigeneticke dedeni pripadem lamarckovske evoluce?

[Faskal]

Jako by nebylo z tohoto tématu vidět, že si rád povídám o biologii.
Ketosloučeniny mohou být prekurzory pro tvorbu tuků, striktně ketogenní aminokyseliny ani moc jinak nemůžou.

Fruktóza se zpracovává trochu divně z pohledu těla (jenom v játrech), metabolicky v tom ale moc drama není.

Rozklad glukózy začíná tak, že má šest uhlíků: pět z nich+kyslík tvoří šestiúhelníkový kruh, jeden uhlík trčí, ten trčící se fosforyluje (naváže se na něj fosfát, vskutečnosti na -OH skupinu na tom uhlíku), vznikne glukóza-6-fosfát. Následně se se glukóza přeskládá na pětiúhelníkový kruh, a vystrčí se uhlík z druhé strany, tím se glukóza-6-fosfát změní na fruktózu-6-fosfát. Ten druhý trčící uhlík se taky fosforyluje za vzniku fruktózy-1,6-fosfátu. Ta se rozštěpí a použije v metabolismu.

Fruktóza rovnou začíná jako pětiuhlíkový cyklus, jeden vytrčený uhlík se fosforyluje (zde trochu neobvykle ten první), rozpadne se na půlku a ta nefosforylovaná půlka se taky nafosforyluje. Tím se dostane do stejné pozice jako zpracování glukózy. Komplikuje to nicméně ten hned první krok, který zajišťuje enzym, co je prakticky jenom v játrech, takže jiné buňky fruktózu využívat nedokáží. V případě jater se navíc preferenčně zpracovává fruktóza a až se spotřebuje ta, teprve se šahá na glukózu - to proto, že tam fungující fosforylující enzymy mají radši tu fruktózu.

Hm, že by to byla zkratka se mi nezdá - nemáš k tomu nějaký detail?

V buněčné biologii cukrů je důležité poznamenat, že cukrům buňky dovolují cestovat poměrně volně, ale pokud si je označí fosforylací, už je ven nepouští. Takže když si játra fruktózu fosforylují, už v nich zůstane, zatímco glukózu si nefosforylují a ta je tím pádem dostupná zbytku těla, které si takhle zamluví naopak glukózu.

To samé asi MCT (tuky se středně dlouhými řetězci). Podle literatury se snáze vstřebávají, protože nepotřebují složité mechanismy transportu, a na jednotku množství produkují víc ketosloučenin než dlouhé tuky. Podle metaanalýzy* existuje vliv MCT na úbytek váhy, a podle přehledového článku mají MCT pomáhat ke šťastnější střevní mikroflóře**. Ve zcela recentním článku popisují, že konzumace MCT může pomáhat při vytrvalostním tréningu.
U toho transportu - MCT se štípnou na glycerol a mastné kyseliny se středním řetězcem, které je možné rovnou začít zpracovávat, a pošlou do krve. V kontrastu s nimi "běžné" tuky mají dost složitý způsob transportu, nejdřív se rozštěpí ve střevě, vezmou do buněk, znovusloží, vyhodí ven do lymfy, zabalí do velkých útvarů jménem chylomikrony a ty se pošlou do krve.

*https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25636220
**https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27187452

tl; dr
jo, asi se dá říct, že naskočí do stejného procesu o kousek níž a ušetří tělu pár - někdy hodně komplikovaných - kroků

U toho Lamarckismus je to asi spíš otázka slovíčkaření. Dědičnost získaných znaků není jediná charakteristika Lamarckismu, podobně důležitá je vnitřní vlastnost organismů v tom se zlepšovat a postupovat po velkém řetězu bytí, kde na spodku bublají améby, které kráčí vzhůru až k andělům, aneb už staří Řekové.
Pokud bychom Lamarckismus osekali jenom na dědění získaných znaků, tak proč ne.

[Sosacek]

Ohledne zkratky jsem vychazel z tohohle lehce podezreleho youtube videa: https://www.youtube.com/watch?v=f_4Q9Iv7_Ao ale je mozne, ze keca.

EDIT: muzes preskocit prvni 4 minuty

EDIT2 a ted na to koukam znovu a asi jsem to zamotal ja.

[Faskal]

Jak ses ptal na ketosloučeniny, tak v týpkově schématu hledej pyruvát (5:35 a další instance).

Srovnání alkoholu a fruktózy dost pokulhává. Vem si jenom množství/frekvenci požívání alkoholu a fruktózy. Taky neříká, že ze samotného alkoholu člověk vlastně zas tolik kalorií nedostane. Ano, alkohol je kalorický, ale to je uhlí taky. Přeměna alkoholu na acetaldehyd ve skutečnosti nějakou energii stojí, v dalším kroku se přemění na kyselinu octovou a z té se část (větší část při intenzivnějším pití) vyloučí močí.

Fruktóza není cizí látka, je součástí metabolismu při zpracování glukózy. Ostatně, wiki píše: "29% - 54% of fructose is converted in liver to glucose, and about quarter of fructose is converted to lactate. 15% - 18% is converted to glycogen.Glucose and lactate are then used normally as energy to fuel cells all over the body." To nezní moc alien

8:17 Alkohol má zatěžovat mitochondrii, ale to přece ketogenní dieta dělá taky. Nebo aerobní cvičení.
10:11 tvrdí, že z fruktózy se nedělá glykogen, přitom je to preferenční zdroj cukru pro přeměnu na glykogen, preferovaný před glukózou
12:03 xylulóza fosfát... je úplně normální součást pentózového (to jsou ty 4+1 kruhy), sice tvrdil, že zlé korporace se snaží tvrdit, že kalorie jsou kalorie bez ohledu na to, z čeho jsou složeny... ale u cukrů to prostě je pravda, protože jdou mezi sebou poměrně snadno měnit. Glukóza by měla podobný efekt.
12:08 "když je (fruktóza) konvertovaná na fruktóza-1 fosfát, tak (to) produkuje kyselinu močovou." Tak to vzal hodně hopem. Při fosforylaci fruktózy ubývá fosfát (mnohokrát zde neskloněné ATP) a ve výsledku se nosič fosfátu degraduje na kyselinu močovou. Zřejmě to funguje při nárazovém podání velkého množství fruktózy. Ale to tak nejspíš bude s kde čím.

Hm... Ne, že by to, co říká, nebyla vesměs pravda, ale ty informace jsou dost selektivně vybrané. Můj dojem z problematiky kolem fruktózy (a glukózo-fruktózového syrupu) je takový, že to není o nic větší zlo než cukr a nemá cenu to hrotit, pokud toho člověk nežere obscénní množství - kterého je ovšem velmi snadné dosáhnout, protože cukr je droga a člověk ji vyhledává. Zlo glukózo-fruktózového syrupu vidím v tom, že je extrémně levný a proto je možné jej do potravin nacpat v množství, které by si člověk s běžným cukrem dovolit nemohl, a tím umožňuje cukrového rauše dosáhnout širokým masám, včetně kupříkladu chudému doktorandovi.
Hm, asi bych to video úplně neshazoval, na popularizační úrovni je relativně ucházející, ale hold příliš tlačí nějakou agendu, tedy propaguje názory jednoho týpka: https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Lustig
Na rational wiki k tomu mají dva odstavce: https://rationalwiki.org/wiki/Sugar#Health_implications
Oba zdroje citují jinými slovy vzájemně si odporující názory obou stran, ze kterých je možno vybrat si některý z názorů na zastávání.

Z komentářů u videa: "0/10. Didn't say that the mitochondrion is "the powerhouse of the cell""

Edit:
heh, to je taky podnik ten rational wiki, jdu radši chrápat

[Sosacek]

Mas tohle https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8455450 ?

Tam resi to na co jsem se puvodne ptal, jestli se doplnuje glykogen bez cukru v potrave. Zjevne ano:

The subjects exercised in the fasted state. Post-exercise feedings were administered at 0 and 1 h consisting of either a 23% CHO solution (1.5 g.kg-1) or an equal volume of water (H2O). Total force production, preexercise muscle glycogen content, and degree of depletion (-40.6 and -44.3 mmol.kg-1 wet weight) were not significantly different between H2O and CHO trials. As anticipated during the initial 2-h recovery, the CHO trial had a significantly greater rate of muscle glycogen resynthesis as compared with the H2O trial. The muscle glycogen content was restored to 91% and 75% of preexercise levels when water and CHO were provided after 6 h, respectively.

Tj. i kdyz typci dostali jenom vodu, glykogen (ve svalech, teda) se jim doplnil, a z nejakeho duvodu se jim doplnil na 91 % kdyz dostali vodu a na 75 % kdyz dostali cukr. Pokud tu vetu ctu spravne.

Bylo to teda 8 typku.

[Faskal]

"Fasting" znamená v kontextu tohoto oboru "na lačno", takže ráno bez snídaně (v této studii měli před tím nějakou kontrolovanou výživu). Tento experiment neodhalí, jak doplnit glykogen zcela bez potravy. I když se cukry vstřebávají především v tenkém střevě, tedy poměrně brzo, posledně jsme tady řešili problematiku vlákniny, která se rozkládá s přičiněním mikroorganismů neochotně a se značným zpožděním. Nicméně... V tom abstraktu to mají špatně, přehozeně, je to 91% s cukrem a 75% s vodou. A do abstraktu nenapsali, že "vyčerpaná" hodnota je 71%

Citují tam, že po cvičení se 50-90% vygenerovaného laktátu použije na tvorbu glykogenu.
Týjo, nechtěl bych, aby mi dělali svalovou biopsii kvůli pokusu.

Článek dávám do přílohy, ale nějak převratný mi nepřijde, důležité je to hlavní zjištění, změna koncentrace glykogenu:

Odkládám si "Fundamentals of glycogen metabolism for coaches and athletes." Dneska už to nedám, ale vypadá to hezky.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6019055/

[Faskal]

Tak, zábavná fakta o glykogenu.
Ve svalových buňkách se citelně vyčerpá už při krátkém, intenzivním tréningu (10x30 vteřin sprintu).
Je ho fakt hodně: "...occupying 2% of the volume of cardiac cells, 1%–2% of the volume of skeletal muscle cells, and 5%–6% of the volume of liver cells".

Ve škole mi říkali, že je dost neefektivní úložiště energie, protože potřebuje být (na rozdíl od tuku) hydratován a 1 gram glykogenu váže 3 gramy vody, podle přehledového článku 3 i víc. Také to znamená (na což jsem narazil při pročínátí článků k tvým dotazům), že dramatické nabývání svalové hmoty může být i díky pouhému většímu zásobování glykogenem.

Při hladovění se na svalové zásoby glykogenu normálně nešahá.

Kód: Vybrat vše

The glycogen content (g) of liver and muscle
Tissue	Average Normal range
Muscle	500	300–700
Liver	80	0–160

Tak toho glykogenu ve svalech (dohromady) může být výrazně víc než v játrech. Jinak ve svalech se udržuje nějaká minimální zásoba a prakticky nikdy se při tréningu neklesá pod 10 % výchozí hladiny.

K mé dřívější poznámce, že příjem glukózy při cvičení není závislý na inzulínu, je potřeba doplnit, že mimo období fyzické aktivity na inzulinu závislý je. Fáze nezávislá na inzulinu trvá po skončení aktivity ještě asi 30 minut nebo do doby, než se doplní zásoby glykogenu.