کتاب ATP و فراتر از آن: محاسبات عملی سوخت و ساز در چرخه‌های سلولی و عملکرد حرکتی انسان

پیشگفتار
فصل اول: مقدمه‌ای بر اهمیت متابولیسم سلولی و محاسبات سوخت و سازی
اهمیت محاسبات متابولیک در ورزش
1. طراحی برنامه‌های تمرینی
2. بهینه‌سازی برنامه‌های تغذیه‌ای
3. نظارت و ارزیابی عملکرد
4. تطبیق برنامه‌ها با ورزش‌های خاص
محدودیت‌ها و نکات
مروری بر ATP و نقش آن در انرژی سلولی
ATP: نیروگاه سلولی
ساختار ATP
نحوه عملکرد ATP
چرخه ATP
مراحل تاریخی کلیدی
اهداف و دامنه کتاب
ساختار کتاب
نتیجه‌گیری
فصل دوم: مفهوم بیوانرژتیک
مقدمه
بیوانرژتیک
واکنش‌های بیوانرژتیک
انرژی کجا تولید می‌شود؟
سوخت مورد نیاز برای تولید انرژی در بدن چیست؟
سلول‌ها چه چیزی را به‌عنوان سوخت می‌سوزانند؟
اولویت با کدام است: اسیدآمینه، اسیدچرب یا گلوکز؟
چربی
پروتئین
گلوکز
کاتابولیسم کربوهیدرات
گلیکولیز
اکسیداسیون و تخمیر پیرووات در بیوانرژتیک
چرخه سیتریک اسید
زنجیره انتقال الکترون میتوکندری
سنتز ATP
کاتابولیسم چربی‌ها
انتقال اسید چرب به میتوکندری
اکسایش اسیدهای چرب
اکسایش اسیدهای چرب فرد کربن
اکسایش امگا اسیدهای چرب
کاتابولیسم آمینواسیدها
کاتابولیسم آمینواسیدهای گلوکوژنیک و کتوژنیک
چرخه اوره
فتوسنتز
واکنش‌های نوری فتوسنتز
چرخه کالوین
کموسنتز در بیوانرژتیک
نقش آنزیم در بیوانرژتیک چیست؟
واکنش‌های بیوانرژتیک اگزگونیک و اندرگونیک چیست؟
فصل سوم: ATP
آدنوزین تری فسفات
مقدمه
ATP
ساختار ATP
عملکردهای ATP
منبع انرژی
هدایت پیام و سیگنالینگ
سنتز DNA و RNA
مولکول‌های مشتق‌شده از ATP
ADP
AMP
cAMP
اصطلاحات مرتبط با مولکول ATP
ATP در سلول چگونه بازسازی می‌شود؟
تعریف متابولیسم
متابولیسم هوازی در مقابل متابولیسم بی‌هوازی
متابولیسم بی‌هوازی
سیستم‌های متابولیسم بی‌هوازی
سیستم انرژی فسفاژن (ATP-PC)
ویژگی‌های سیستم انرژی فسفاژن
دقیقاً چقدر مقدار زمان می‌برد تا ذخایر ATP و PC تمام شود و دقیقاً سیستم انرژی ATP-PC چه مدت می‌تواند نیاز انرژی سلول را تأمین کند؟
سیستم انرژی گلیکولیتیک بی‌هوازی (اسید لاکتیک)
ویژگی‌های سیستم انرژی گلیکولیتیک بی‌هوازی
متابولیسم هوازی
محاسبه ATP تولیدی از مسیرهای تولید انرژی
کدام سوخت انرژی بیشتری تولید می‌کند؟
غذایی که ما می‌خوریم، چگونه به انرژی تبدیل می‌شود؟
تنظیم تولید ATP
بازخورد منفی (Feedback Inhibition)
تنظیم آلوستریک (Allosteric Regulation)
تغییرات کووالانسی (Covalent Modification)
دسترسی به ماده اولیه (Substrate Availability)
انرژی مورد نیاز در حین فعالیت ورزشی بیشتر از کدام سوخت تأمین می‌شود؟
نتیجه‌گیری
فصل چهارم: مسیرهای متابولیک
مقدمه
1. چرخه گلوکونئوژنز (Gluconeogenesis)
تنظیم گلوکونئوژنز
انواع گلوکونئوژنز
گلوکونئوژنز تری گلیسرید
گلوکونئوژنز پروتئین عضلات
گلوکونئوژنز اسید لاکتیک (چرخه کوری)
2. چرخه پنتوز فسفات (شنت منوهگزومونوفسفات)
اهمیت مسیر پنتوز فسفات
گلوتاتیون
3. چرخه اوره
اثر سمی آمونیاک روی بدن
تنظیم چرخه اوره‌ای بدن
آنزیم‌های درگیر در چرخه اوره
مراحل چرخه اوره در بدن
اختلالات چرخه اوره در بدن
4. متابولیسم الکل
جذب الکل
متابولیسم الکل
5. چرخه انتقال معکوس لیپوپروتئین‌های کلسترول در بدن
چرخه پورین نوکلئوتید (Purine Nucleotide): تأمین انرژی و دفع ازت در طول فعالیت شدید
کارکردهای کلیدی
اهمیت چرخه Purine Nucleotide
ورزش و چرخه Purine Nucleotide
اختلالات در چرخه Purine Nucleotide
عوامل مؤثر بر چرخه Purine Nucleotide
فصل پنجم: محاسبات سوخت و سازی
مقدمه
اهمیت تعادل انرژی
دریافت انرژی
تجزیه انرژی
کالری چیست؟
تعریف کالری و کیلوکالری
اهمیت محاسبه کالری مواد غذایی
محاسبه وزن مطلوب
محاسبه انرژی تجزیه‌شده در طول روز
اجزای مصرف انرژی
متابولیسم پایه
عوامل تغییر میزان متابولیسم استراحت (BMR)
1- اندازه بدن
2- ترکیب بدن
3- سن
4- جنس
5- وضعیت هورمونی
6- تب
7- سایر عوامل
8- آب و هوا
اثر گرمازایی غذا
انرژی فعالیت
اندازه‌گیری کل نیاز انرژی روزانه
محاسبه میزان متابولیسم پایه یا BMR
1- معادله هریس – بندیکت
2- فرمول میلفن سنت جور
3- فرمول کچ مک آردل
محاسبه انرژی مورد نیاز برای فعالیت بدنی
جدول محاسبه کالری فعالیت‌های بدنی
محاسبه اثر گرمایی غذا
محاسبه کل انرژی تجزیه‌شده در روز
محاسبه مقدار مورد نیاز درشت‌مولکول‌ها
فصل ششم: دستگاه‌های تولید ATP در بدن
انرژی و دستگاه‌های انرژی
نیاز انرژی
مسیرهای کلی سنتز ATP در عضله
مسیر بی‌هوازی تولید ATP
الف) دستگاه ATP-PC
سازگاری‌های ATP و PC با فعالیت ورزشی
تمرینات سیستم انرژی فسفاژن
پروتکل تمرینات
ب) گلیکولیز
سازگاری آنزیم‌های گلیکولیزی با فعالیت ورزشی
سازگاری‌های گلیکوژن درون عضلانی با فعالیت ورزشی
سازگاری‌های ظرفیت تامپونی یا بافری
سیستم تأمین انرژی بی‌هوازی (اسید لاکتیک)
تمرینات سیستم انرژی بی‌هوازی با اسید لاکتیک
چه مقدار زمان برای بازسازی ذخایر گلیکوژن عضله لازم است؟
دستگاه‌های آنزیمی هوازی
چرخه کربس
تولید ATP از کربوهیدرات به روش هوازی
منابع کربوهیدراتی متابولیسم
متابولیسم هوازی تری گلیسرید
متابولیسم پروتئین
سیستم انرژی هوازی
تمرینات سیستم هوازی
سوبستراهای متابولیک شرایط استراحتی و فعالیت ورزشی
تعامل سوبستراها
مدت فعالیت ورزشی: متابولیسم کربوهیدرات یا تری گلیسرید؟
شدت فعالیت ورزشی: متابولیسم کربوهیدرات یا تری گلیسرید؟
آستانه لاکتات
چه مقدار زمان بین اجراهای ورزشی برای برگشت به حالت اولیه کافی نیاز است؟
سازگاری‌های هوازی با فعالیت ورزشی
سازگاری‌های آنزیمی با فعالیت ورزشی هوازی
سازگاری‌های آستانه لاکتات با فعالیت ورزشی
بهترین حالت متابولیسم هوازی
فصل هفتم: محاسبه اکسیژن مصرفی
اکسیژن مصرفی
اهمیت محاسبه اکسیژن مصرفی
روش‌های محاسبه VO2 max
حجم ضربه‌ای (Stroke Volume)
اهمیت حجم ضربه‌ای در ورزش
عوامل مؤثر بر حجم ضربه‌ای
پرشدگی بطن‌ها (Preload)
انقباض‌پذیری قلب (Contractility)
پس‌بار (Afterload)
تأثیر ورزش بر حجم ضربه‌ای
افزایش حجم ضربه‌ای در حین فعالیت ورزشی
تطبیق‌پذیری قلب با تمرینات
تمرینات شدید و حجم ضربه‌ای
تأثیر افزایش حجم ضربه‌ای بر عملکرد ورزشی
بهبود برون‌ده قلبی
کاهش ضربان قلب در حالت استراحت
نتیجه‌گیری
مقدار حجم ضربه‌ای
نحوه محاسبه حجم ضربه‌ای
محاسبه از طریق برون‌ده قلبی
روش‌های اندازه‌گیری حجم ضربه‌ای
ضربان قلب (Heart Rate)
عوامل تأثیرگذار بر ضربان قلب
وضعیت بدنی و فعالیت فیزیکی
سن
جنسیت
استرس و هیجانات
دما و محیط
وضعیت سلامتی و بیماری‌ها
مصرف مواد غذایی و داروها
هورمون‌ها
وضعیت هیدراتاسیون (آب بدن)
تأثیر ورزش بر ضربان قلب
ضربان قلب در هنگام ورزش
ضربان قلب هدف (Target Heart Rate)
کاهش ضربان قلب در استراحت
ضربان قلب غیرعادی
نتیجه‌گیری
ضربان قلب در ورزشکاران
ضربان قلب در حالت استراحت
ضربان قلب در حین فعالیت ورزشی
حداکثر ضربان قلب (Maximum Heart Rate)
روش‌های محاسبه و اندازه‌گیری ضربان قلب در ورزشکاران
اندازه‌گیری دستی
استفاده از دستگاه‌های اندازه‌گیری ضربان قلب
آزمون کاردیو (Cardiac Stress Test)
تمرینات مؤثر بر کاهش ضربان قلب استراحت
برون‌ده قلبی (Cardiac Output)
فرمول برون‌ده قلبی
برون‌ده قلبی در افراد بدون تمرین
برون‌ده قلبی در افراد تمرین‌کرده (ورزشکاران)
تغییرات برون‌ده قلبی در حین ورزش
سازگاری‌های قلبی در اثر تمرینات منظم
اختلاف اکسیژن خون سرخرگی و سیاهرگی (Arteriovenous Oxygen Difference) یا (a-vO₂ Difference)
اهمیت اختلاف اکسیژن خون سرخرگی و سیاهرگی
مقادیر معمولی اختلاف a-vO₂
عوامل مؤثر بر اختلاف a-vO₂
تأثیر ورزش بر اختلاف اکسیژن خون سرخرگی و سیاهرگی
معادله فیخ (Fick Equation)
تعریف معادله فیخ
تغییر در تهویه
سیستم قلبی عروقی
تغییرات گردش خون
ظرفیت حمل اکسیژن خون
محدودیت عضلات اسکلتی
دمای بدن
ترکیب بدن
تفاوت VO2max و VO2peak
حداکثر اکسیژن مصرفی (VO2max)
اوج اکسیژن مصرفی (VO2peak)
تفاوت‌های کلیدی
کاربرد
نتیجه
حداکثر تولید دی‌اکسید کربن (CO2max)
ارتباط CO2max با متابولیسم
اهمیت اندازه‌گیری CO2max
روش‌های اندازه‌گیری CO2max
نسبت تبادل تنفسی (RER)
نتیجه
محاسبه مصرف اکسیژن (VO2) در ورزش
نحوه محاسبه VO2 با استفاده از معادله فیخ
اهمیت معادله فیخ در ورزش
نحوه انجام تست VO2max
فرمول‌های راه رفتن (Walking)
فرمول‌های دویدن (Running)
فرمول‌های دوچرخه ثابت (Cycling)
فرمول پله‌نوردی (Stepping)
محاسبه اکسیژن مصرفی مطلق
محاسبه کالری مصرفی بر اساس MET
محاسبه اکسیژن مصرفی در تست‌های بی‌هوازی
تست وینگیت (Wingate Test)
محاسبه اکسیژن مصرفی در تست‌های ترکیبی (هوازی و بی‌هوازی)
محاسبه ضربان قلب هدف و ضربان قلب ذخیره در نسخه‌نویسی فعالیت بدنی
ضربان قلب هدف (Target Heart Rate)
محاسبه ضربان قلب هدف
مرحله 1 محاسبه حداکثر ضربان قلب (MHR Maximum Heart Rate)
محاسبه ضربان قلب فعالیت به‌صورت غیرمستقیم با استفاده از مقیاس بورگ
مرحله 2 تعیین محدوده شدت تمرین
ضربان قلب ذخیره (HRR Heart Rate Reserve)
مراحل محاسبه ضربان قلب ذخیره (HRR)
مرحله 1 اندازه‌گیری ضربان قلب استراحت (Resting Heart Rate)
مرحله 2 محاسبه ضربان قلب ذخیره
مرحله 3 محاسبه ضربان قلب هدف با استفاده از فرمول کارونن
سخن پایانی
منابع فصل اول
منابع فصل دوم
منابع فصل سوم
منابع فصل چهارم
منابع فصل پنجم
منابع فصل ششم
منابع فصل هفتم
بیوگرافی کوتاه نویسندگان