Πληροφορίες

Πώς γίνεται η αναερόβια κλίμακα απόδοσης με μάζα;

Πώς γίνεται η αναερόβια κλίμακα απόδοσης με μάζα;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Τα ορτύκια χρησιμοποιούν αναερόβια ριπή πτήσης για να ξεφύγουν από τα αρπακτικά και τα Quetzalcoatlus Northropi το έχουν χρησιμοποιήσει κατά πάσα πιθανότητα κατά την εκτόξευση και αναρρίχηση, μετά μετάβαση στα ύψη.

Τώρα, διάβασα αυτά τα έγγραφα, από τους Marden, Witton και C.J. Pennycuick

Δεν θα παίξω προσποιούμενος ότι πραγματικά δεν ξέρω τόσα πολλά για τη μηχανική πτήσης πουλιών, οπότε μπερδεύτηκα εύκολα διαβάζοντάς τα.

Πώς κλιμακώνεται η αναερόβια απόδοση πτήσης με τη μάζα;


Λόγω των βαθιών επιπτώσεών της στους ρυθμούς βιολογικών διεργασιών, όπως ο αερόβιος μεταβολισμός, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της κατανομής και της αφθονίας των ειδών. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο ρυθμός μεταβολισμού αυξάνεται και στη συνέχεια μειώνεται γρήγορα σε υψηλότερες θερμοκρασίες - μια απόκριση που μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας μια καμπύλη θερμικής απόδοσης (TPC). Παρόλο που το σχήμα του TPC για τον αερόβιο μεταβολισμό αποδίδεται συχνά στις ανταγωνιστικές επιδράσεις της θερμοδυναμικής, που μπορούν να περιγραφούν χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius, και τις επιδράσεις της θερμοκρασίας στη σταθερότητα της πρωτεΐνης, αυτός ο λογαριασμός αντιπροσωπεύει μια υπερβολική απλοποίηση των παραγόντων που δρουν ακόμη και το επίπεδο των μεμονωμένων πρωτεϊνών. Επιπλέον, δεν μπορεί να εξηγήσει επαρκώς τις επιδράσεις της θερμοκρασίας σε πολύπλοκες διεργασίες πολλαπλών σταδίων, όπως ο αερόβιος μεταβολισμός, που βασίζονται σε μηχανισμούς που δρουν σε πολλαπλά επίπεδα βιολογικής οργάνωσης. Σκοπός αυτής της ανασκόπησης είναι να διερευνήσουμε την τρέχουσα κατανόησή μας για τους παράγοντες που διαμορφώνουν το TPC για τον αερόβιο μεταβολισμό ως απόκριση σε οξείες μεταβολές της θερμοκρασίας και να επισημάνουμε περιοχές όπου αυτή η κατανόηση είναι αδύναμη ή ανεπαρκής. Η ανάπτυξη ενός πιο ισχυρά θεμελιωμένου μηχανιστικού μοντέλου για να ληφθεί υπόψη το σχήμα του TPC για αερόβιο μεταβολισμό είναι ζωτικής σημασίας επειδή αυτά τα TPC αποτελούν τη βάση πολλών πρόσφατων προσπαθειών για την πρόβλεψη των αντιδράσεων των ειδών στην κλιματική αλλαγή, συμπεριλαμβανομένης της μεταβολικής θεωρίας της οικολογίας και της υπόθεσης του οξυγόνο και θερμική ανοχή περιορισμένης χωρητικότητας.

Η θερμοκρασία έχει βαθιές επιδράσεις στις χημικές και βιοχημικές αντιδράσεις, οπότε η κατανόηση των μηχανισμών που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για να αντιμετωπίσουν τη θερμική αλλαγή ήταν το επίκεντρο του πεδίου της βιοχημικής προσαρμογής από την αρχή της (Hochachka, 1965, 1967 Somero et al., 1968 Somero και Hochachka , 1969, 1971 Hochachka and Somero, 1968, 1973,, 2002). Τα τελευταία 50 χρόνια, έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην κατανόηση της βιοχημικής βάσης της θερμικής προσαρμογής (Cossins and Bowler, 1987 Angilletta, 2009), ιδιαίτερα σε επίπεδο μεμονωμένων πρωτεϊνών (Somero, 2004 Fields et al., 2015). Ωστόσο, πολλά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα, ακόμη και σε βιοχημικό επίπεδο, και ακόμη δεν έχουμε πλήρη μηχανιστική κατανόηση των επιπτώσεων της θερμοκρασίας στις βιολογικές διεργασίες σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης και της σειράς προσαρμογών που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί για να αντιμετωπίσουν αυτές τις επιδράσεις (Somero, 2012 ). Αυτά τα ερωτήματα είναι ολοένα και πιο κρίσιμα επειδή η κλιματική αλλαγή που προκαλείται από τον άνθρωπο μεταβάλλει τα πρότυπα των μέσων και ακραίων θερμοκρασιών σε όλο τον κόσμο, με αποτέλεσμα αλλαγές στη βιογεωγραφική κατανομή των ειδών (Parmesan and Yohe, 2003 Perry et al., 2005 Parmesan, 2006).

Ο απλούστερος τρόπος για να περιγράψετε τις επιδράσεις της θερμοκρασίας στο ρυθμό μιας βιοχημικής, φυσιολογικής ή συμπεριφορικής διαδικασίας είναι να δημιουργήσετε μια καμπύλη θερμικής απόδοσης (TPC, Fig. 1) (Schulte et al., 2011). Πολλές μελέτες έχουν τεκμηριώσει τα σχήματα των TPC σε όλα τα επίπεδα βιολογικής οργάνωσης και taxa. Η μετα-ανάλυση αυτών των δεδομένων (Dell et al., 2013) υποδεικνύει ότι τα TPC τείνουν να είναι μονόμορφα και να παραμένουν στραβά με τρεις διαφορετικές περιοχές (Dell et al., 2011, 2013): (1) φάση ανόδου καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία (2 ) μια φάση οροπεδίου που περιλαμβάνει το θερμικό βέλτιστο (Τεπιλέγω) για το χαρακτηριστικό και (3) μια απότομη φάση πτώσης σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Μια καμπύλη θερμικής απόδοσης (TPC). Τα TPC συνοψίζουν τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας στους ρυθμούς των βιολογικών διεργασιών. Τα κρίσιμα χαρακτηριστικά ενός TPC είναι η κλίση της αύξησης του ρυθμού με τη θερμοκρασία, το θερμικό βέλτιστο για τη διαδικασία (Τεπιλέγω) και το θερμικό εύρος, το οποίο είναι το εύρος των θερμοκρασιών στο οποίο μεγιστοποιείται ο ρυθμός της διαδικασίας.

Μια καμπύλη θερμικής απόδοσης (TPC). Τα TPC συνοψίζουν τις επιδράσεις της θερμοκρασίας στους ρυθμούς των βιολογικών διεργασιών. Τα κρίσιμα χαρακτηριστικά ενός TPC είναι η κλίση της αύξησης του ρυθμού με τη θερμοκρασία, το θερμικό βέλτιστο για τη διαδικασία (Τεπιλέγω) και το θερμικό πλάτος, που είναι το εύρος των θερμοκρασιών πάνω από το οποίο μεγιστοποιείται ο ρυθμός της διαδικασίας.

Εντός αυτής της κοινότητας, ωστόσο, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία στο σχήμα των TPC. Αυτή η παραλλαγή είναι, εν μέρει, το αποτέλεσμα προσαρμοστικών διαφορών μεταξύ των ταξινομιών και μπορεί επίσης να προκληθεί από ουδέτερες παραλλαγές και διάφορους τύπους πλαστικότητας, συμπεριλαμβανομένων των επιγενετικών επιδράσεων, της αναπτυξιακής πλαστικότητας και του εγκλιματισμού (Schulte et al., 2011), καθώς και από μεθοδολογικά ζητήματα όπως ο ρυθμός μεταβολής της θερμοκρασίας που επιβλήθηκε κατά τον πειραματικό προσδιορισμό του TPC (Cossins and Bowler, 1987).

Θερμοκρασία σημείου διακοπής Arrhenius

μεταβολική θεωρία της οικολογίας

οξυγόνο και χωρητικότητα περιορισμένη θερμική ανοχή

καμπύλη θερμικής απόδοσης

Gibbs ενέργεια ενεργοποίησης

Αν και η εξίσωση Arrhenius μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογίσει το σχήμα της ανερχόμενης φάσης ενός TPC, δεν μπορεί να εξηγήσει το πιο προφανές χαρακτηριστικό των TPC για βιολογικές διεργασίες: την παρουσία ενός μέγιστου (στο Τεπιλέγω) ακολουθούμενη από απότομη πτώση του επιτοκίου. Αυτή η μείωση συνήθως αποδίδεται στη μετουσίωση των πρωτεϊνών σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, ακόμη και για μεμονωμένες πρωτεΐνες αυτός ο λογαριασμός αντιπροσωπεύει μια υπεραπλούστευση των διαδικασιών που διαμορφώνουν τα TPC και δεν είναι σαφές εάν αυτοί οι παράγοντες είναι επαρκείς όταν εξετάζονται σύνθετα βιολογικά χαρακτηριστικά που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση πολλών πρωτεϊνών και διεργασιών σε πολλαπλά επίπεδα βιολογικής οργάνωσης (Prosser, 1973 Cossins and Bowler, 1987 Knies and Kingsolver, 2010).

Αν και η κατανόησή μας για τους υποκείμενους βιοχημικούς και φυσιολογικούς μηχανισμούς που διαμορφώνουν τα TPC είναι ελλιπής, εμπειρικά δεδομένα για τα σχήματα TPC χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για την ανάπτυξη προγνωστικών μοντέλων σχετικά με τις αντιδράσεις των ειδών, των πληθυσμών και των κοινοτήτων στην κλιματική αλλαγή (π.χ. βλ. Kordas et al., 2011 Amarasekare and Savage, 2012 Dell et al., 2014 Gilbert et al., 2014). Η ανάπτυξη αυτών των εμπειρικά βασισμένων μοντέλων σε αληθινά μηχανιστικά μοντέλα αιτίας-αποτελέσματος (Helmuth et al., 2005) θα απαιτήσει γνώση των κοντινών και τελικών αιτιών της διακύμανσης του σχήματος των TPC. Επομένως, ο σκοπός αυτής της ανασκόπησης είναι να εξετάσει την τρέχουσα κατανόησή μας για τους υποκείμενους βιοχημικούς και φυσιολογικούς μηχανισμούς που διαμορφώνουν τα TPC για αερόβιο μεταβολισμό ως απόκριση σε οξείες αλλαγές στη θερμοκρασία, για να παράσχει προοπτικές σχετικά με τους μηχανισμούς φυσιολογικής πλαστικότητας και εξελικτικής προσαρμογής που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι οργανισμοί. για να αντιμετωπίσουν αυτές τις επιπτώσεις.


Χρησιμοποιώντας απόλυτο και σχετικό Vo2 για τη μέτρηση των θερμίδων που δαπανήθηκαν

Τόσο απόλυτη όσο και σχετική VO2 παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες. Λαμβάνοντας υπόψη τον ρόλο του οξυγόνου στο μεταβολισμό (δηλαδή, για την καύση καυσίμων), η ποσοτικοποίηση της συνολικής ποσότητας οξυγόνου που καταναλώνεται παρέχει μια εκτίμηση των θερμίδων που δαπανώνται.

Μπορείτε πραγματικά να χρησιμοποιήσετε το VO2 για να έχετε μια κάπως ακριβή εικόνα της απώλειας βάρους μέσω μεταβολικών ισοδυνάμων.

Αν και δεν είναι ακριβές, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν κατά μέσο όρο πέντε (5) θερμίδες για κάθε λίτρο οξυγόνου που καταναλώνεται. Επομένως, αν η Mary έτρεχε σε διάδρομο και κατανάλωνε 2,0 L/min, θα ξόδευε 10 kcal ανά λεπτό ή 200 kcal σε διάστημα 20 λεπτών.


Αποκτήστε περισσότερα από τις ασκήσεις σας. Γίνε επαγγελματίας!

Η αναερόβια άσκηση δεν είναι για όλους. Εάν ασχολείστε με δραστηριότητες ή αθλήματα που απαιτούν βηματισμό και αντοχή τότε η αναερόβια άσκηση δεν είναι για εσάς. Ωστόσο, εάν χρειάζεστε προπόνηση για ένα άθλημα που απαιτεί από εσάς να έχετε μια σύντομη έκρηξη έντονης ενέργειας για πολύ περιορισμένο χρονικό διάστημα, η προπόνηση με αναερόβια άσκηση θα είναι ευεργετική.

Τέτοια αθλήματα περιλαμβάνουν την άρση βαρών 50 ή 100 μέτρων ή καθαρής άρσης βαρών. Μπορεί επίσης να είναι κατάλληλο για αθλήματα όπως το ποδόσφαιρο, το ποδόσφαιρο, το χόκεϊ και το μπάσκετ, τα οποία, ενώ γενικά απαιτούν αντοχή και αερόβια γυμναστική, απαιτούν επίσης μικρές εκρήξεις έντονης ενέργειας κατά καιρούς, καθιστώντας κατάλληλη την αναερόβια προετοιμασία.

Οι τύποι αναερόβιων ασκήσεων περιλαμβάνουν σπριντ σε μικρές αποστάσεις, κάνοντας sit-ups, push-ups ή chin-ups σε πολύ γρήγορη διαδοχή για σύντομο χρονικό διάστημα ή την ενασχόληση με έντονη άρση βαρών. Συχνά οι αθλητές στοχεύουν σε μια συγκεκριμένη προβληματική περιοχή του σώματος χρησιμοποιώντας πολύ έντονη προπόνηση με βάρη μόνο για εκείνο το μέρος του σώματος.


Εισαγωγή

Η δημοτικότητα του φυσικού bodybuilding αυξάνεται ραγδαία. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, πραγματοποιήθηκαν πάνω από 200 ερασιτεχνικοί διαγωνισμοί φυσικού bodybuilding (δοκιμασμένοι με φάρμακα) το 2013 και ο αριθμός των διαγωνισμών αναμένεται να αυξηθεί το 2014 [1]. Η προετοιμασία για τον διαγωνισμό bodybuilding περιλαμβάνει δραστικές μειώσεις του σωματικού λίπους διατηρώντας παράλληλα τη μυϊκή μάζα. Αυτό συνήθως επιτυγχάνεται μέσω μειωμένης θερμιδικής πρόσληψης, έντονης προπόνησης δύναμης και αυξημένης καρδιαγγειακής άσκησης. Οι ανταγωνιστές συμμετέχουν σε πολυάριθμες στρατηγικές διατροφής και συμπλήρωσης για να προετοιμαστούν για έναν διαγωνισμό. Ορισμένα έχουν ισχυρή επιστημονική βάση, ωστόσο, πολλά όχι. Ως εκ τούτου, ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να αναθεωρήσει την επιστημονική βιβλιογραφία σε θέματα σχετικά με τη διατροφή και τη συμπλήρωση για την προετοιμασία του διαγωνισμού bodybuilding. Θα καλυφθούν επίσης διατροφικές τροποποιήσεις κατά τη διάρκεια της τελευταίας εβδομάδας για την ενίσχυση του ορισμού και της πληρότητας των μυών (αιχμή) και ψυχοκοινωνικά θέματα. Τελικά, θα γίνουν συστάσεις βασισμένες σε στοιχεία για διατροφή, συμπληρώματα και στρατηγικές “αιχμής εβδομάδας” για φυσικούς bodybuilders. Ως τελευταία σημείωση, αυτό το έγγραφο δεν καλύπτει συστάσεις προπόνησης για φυσικό bodybuilding και η μεθοδολογία προπόνησης που χρησιμοποιείται θα αλληλεπιδράσει και θα τροποποιήσει τα αποτελέσματα οποιασδήποτε διατροφικής προσέγγισης.


Αναερόβιο τεστ Wingate

Αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει να διευρύνετε τις γνώσεις σας γύρω από ένα από τα πιο διάσημα εργαστηριακά τεστ φυσικής κατάστασης!

Αποκτήστε δωρεάν ένα μάθημα 7 μερών για μηδενικές δοκιμές προϋπολογισμού

Μάθετε πώς να πραγματοποιείτε αποτελεσματικά δοκιμές στους αθλητές σας χωρίς να ξοδέψετε ούτε δεκάρα. Θα μάθετε δωρεάν δοκιμές απόδοσης, δοκιμές πεδίου, δοκιμές γυμναστικής και πολλά άλλα.

Με Όουεν Γουόκερ
27 Ιανουαρίου 2016 | 5 λεπτά διάβασμα

Περιεχόμενο του άρθρου

  1. Περίληψη
  2. Τι είναι το αναερόβιο τεστ Wingate;
  3. Εφαρμογή
  4. Παραλλαγές
  5. Διαδικασία (Τρόπος διεξαγωγής της δοκιμής)
  6. Σχετικοί υπολογισμοί
  7. Θεωρήσεις
  8. Εγκυρότητα και αξιοπιστία
  9. βιβλιογραφικές αναφορές
  10. Σχετικά με τον Συγγραφέα
  11. Σχόλια

Περίληψη

Το αναερόβιο τεστ Wingate αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 για να μετρήσει την αναερόβια ισχύ και ικανότητα. Από τότε, έχει γίνει ίσως ένα από τα πιο αναγνωρισμένα τεστ φυσικής κατάστασης στην ιστορία. Με την πάροδο των ετών, πολλές παραλλαγές αυτού του τεστ έχουν αναπτυχθεί για τον εντοπισμό ελαφρώς διαφορετικών ιδιοτήτων απόδοσης και για να το καταστήσουν πιο κατάλληλο για διαφορετικούς πληθυσμούς. Είναι σημαντικό ότι η αναερόβια δοκιμή Wingate έχει επανειλημμένα αποδειχθεί ότι είναι έγκυρος και αξιόπιστος προγνωστικός δείκτης αναερόβιας ικανότητας και ισχύος.

Λέξεις -κλειδιά: αναερόβια ισχύς, αναερόβια ικανότητα, δοκιμή κύκλου, αθλητική επιστήμη

Τι είναι το αναερόβιο τεστ Wingate;

Το αναερόβιο τεστ Wingate είναι αναμφισβήτητα ένα από τα πιο διάσημα εργαστηριακά τεστ ικανότητας. Συνήθως εκτελείται σε εργομετρικό κύκλο και χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της αναερόβιας ικανότητας και των αναερόβιων εξόδων ισχύος ενός ατόμου (1). Στην απλούστερη μορφή του, αυτή η δοκιμή μπορεί να διεξαχθεί χρησιμοποιώντας μόνο ένα εργομετρικό κύκλο Monark ή Bodyguard και ένα χρονόμετρο (2). Καθώς αυτό το τεστ απαιτεί από τον συμμετέχοντα να κάνει ποδήλατο με τη μέγιστη προσπάθεια για 30 δευτερόλεπτα, η απλότητα και η αποτελεσματικότητά του ως προς το χρόνο σημαίνει ότι είναι ένα εξαιρετικά δημοφιλές πρωτόκολλο δοκιμών. Αν και αυτή η δοκιμή εκτελείται κυρίως σε εργόμετρο κύκλου, μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί σε εργόμετρο στροφάλου βραχίονα.

Αρχικά βασισμένο στο τεστ Cumming, αυτό το τεστ αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Wingate στο Ισραήλ στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Έκτοτε, έχει υποστεί τροποποιήσεις και έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως βάση για το σχεδιασμό νεότερων δοκιμών παρόμοιας φύσης (3) και άλλων πρωτοκόλλων που βασίζονται σε λειτουργία, όπως το τεστ διαστήματος Sprint (4).

Η πίστωση πηγαίνει σε Νταν Φίνι

Εφαρμογή

Η δοκιμή Wingate είναι ικανή να προσδιορίσει δύο κύρια μέτρα: 1) αναερόβια ικανότητα και 2) αναερόβιες εξόδους ισχύος. Αυτές οι αξίες είναι ζωτικοί παράγοντες στα αθλήματα που απαιτούν μέγιστες προσπάθειες μικρής διάρκειας. Ως αποτέλεσμα, το συγκεκριμένο τεστ μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο αξιολόγησης για αθλητές που αγωνίζονται σε αθλήματα παρόμοιας φύσης.

Παραλλαγές

Από την έναρξή του στις αρχές της δεκαετίας του 1970, το τεστ Wingate έχει υποστεί διάφορες παραλλαγές καθώς οι ερευνητές προσπαθούν να διαφοροποιήσουν τις χρήσεις και την ιδιαιτερότητα του τεστ. Αυτές οι τροποποιήσεις περιλαμβάνουν:

  • Διάρκεια δοκιμής: Ορισμένοι ερευνητές έχουν επεκτείνει τη διάρκεια της δοκιμής από 30 δευτερόλεπτα σε 60 (5) και ακόμη και 120 δευτερόλεπτα (6) προκειμένου να αυξήσουν τη ζήτηση στα συστήματα γαλακτικής και γαλακτικής αναερόβιας ενέργειας.
  • Επανάληψη δοκιμής: Συνήθως το τεστ Wingate εκτελείται μόνο μία φορά ανά δοκιμαστική συνεδρία, ωστόσο, οι ερευνητές έχουν πειραματιστεί με την αποτελεσματικότητα των επαναλαμβανόμενων παραστάσεων για εκπαιδευτικούς σκοπούς. Αυτή η έρευνα απέδειξε ότι η επανάληψη του τεστ Wingate τέσσερις, πέντε ή ακόμα και έξι φορές μπορεί να αυξήσει την αερόβια ισχύ και ικανότητα, επιπλέον της μέγιστης αερόβιας ικανότητας (7 8).
  • Βάρος δοκιμής/Φόρτος εργασίας: Το αρχικό βάρος δοκιμής που χρησιμοποιήθηκε για τη δοκιμή Wingate, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, είναι 7,5% της μάζας σώματος του συμμετέχοντα, ή 0,075 kg ανά κιλό σωματικού βάρους (9). Αυτός ο αρχικός φόρτος εργασίας επιλέχθηκε με βάση τη χρήση νέων θεμάτων και όχι από ενήλικες ή αθλητικούς πληθυσμούς. Κατά συνέπεια, οι ερευνητές έχουν χειραγωγήσει το φόρτο εργασίας για να κάνουν τα αποτελέσματα πιο αντιπροσωπευτικά του πληθυσμού που έχουν επιλέξει (π.χ. παίκτες ράγκμπι πανεπιστημίου ή ολυμπιονίκες). Ενώ οι Katch et al., (6) χρησιμοποίησαν φόρτους εργασίας 0,053, 0,067 και 0,080, άλλοι έχουν φτάσει έως και 0,098 κιλά ανά κιλό σωματικού βάρους (10). Αν και ο φόρτος εργασίας μπορεί και έχει αλλάξει, η δοκιμή Wingate εξακολουθεί να χρησιμοποιεί το αρχικό βάρος δοκιμής 7,5% της μάζας σώματος.

Διαδικασία (Τρόπος διεξαγωγής της δοκιμής)

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κάθε φορά που διεξάγονται δοκιμές φυσικής κατάστασης, πρέπει να γίνονται σε ένα σταθερό περιβάλλον (π.χ. εγκατάσταση), έτσι ώστε να προστατεύεται από διαφορετικούς τύπους καιρού και με μια αξιόπιστη επιφάνεια που δεν επηρεάζεται από υγρές ή ολισθηρές συνθήκες . Εάν το περιβάλλον δεν είναι συνεπές, η αξιοπιστία των επαναλαμβανόμενων δοκιμών σε μεταγενέστερες ημερομηνίες μπορεί να παρεμποδιστεί σημαντικά και να οδηγήσει σε δεδομένα χωρίς αξία.

Απαιτούμενος Εξοπλισμός

Πριν από την έναρξη της δοκιμής, είναι σημαντικό να διασφαλίσετε ότι έχετε τα ακόλουθα στοιχεία:

  • Εργαστήριο ή αίθουσα δοκιμών
  • Κύκλος εργομέτρου
  • Υπολογιστής και λογισμικό δοκιμών (προτιμώμενο, αλλά όχι απαραίτητο)
  • Ζυγαριές ζύγισης
  • Φύλλο καταγραφής επιδόσεων
  • Χρονόμετρο

Δοκιμή διαμόρφωσης

Το σχήμα 1 εμφανίζει τη διαμόρφωση δοκιμής για τη δοκιμή Wingate. Αυτή η ρύθμιση πρέπει να τηρηθεί εάν επιθυμείτε ακριβή και αξιόπιστα δεδομένα.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ

1. Υπολογίστε τη μάζα σώματος (kg)

2. Υπολογίστε το «βάρος δοκιμής» (kg)

  • Το «βάρος δοκιμής» είναι 7,5% της μάζας σώματος του συμμετέχοντος.
  • Βάρος δοκιμής (kg) = βάρος σώματος σε kg * 0,075
  • Ξεκινήστε το ποδήλατο - Ο συμμετέχων πρέπει να κάνει ποδήλατο στις 60 rpm για 3-4 λεπτά στα 60W (θηλυκά) ή 90W (αρσενικά). Με άλλα λόγια, όλοι οι συμμετέχοντες (άνδρες ή γυναίκες) πρέπει να κάνουν ποδήλατο στις 60 στροφές / λεπτό, αν και οι γυναίκες πρέπει να κάνουν ποδήλατο έναντι αντίστασης 1 κιλού και οι άνδρες με 1,5 κιλό. Σημείωση: το καλάθι ζυγίζει συνήθως 1 κιλό.
  • Προσθήκη βάρους δοκιμής - Στα μισά της προθέρμανσης, ο συμμετέχων θα πρέπει να σταματήσει για λίγο την ποδηλασία, ο διαχειριστής της δοκιμής θα πρέπει στη συνέχεια να προσθέσει το βάρος της δοκιμής. Μόλις προστεθεί το βάρος, ο διαχειριστής θα πρέπει στη συνέχεια να σηκώσει το καλάθι μακριά από το σφόνδυλο, έτσι ώστε ο συμμετέχων να μπορεί να συνεχίσει την ποδηλασία στις 60rpm χωρίς αντίσταση.

4. Μετά το ζέσταμα

Αφού τελειώσει η προθέρμανση 4 λεπτών, το άτομο πρέπει να ξεκουραστεί για δύο λεπτά πριν εκτελέσει το τεστ σπριντ.

Έναρξη της δοκιμής

  • Ο συμμετέχων θα πρέπει να αρχίσει να κάνει ποδήλατο στις 60 rpm για περίπου 10 δευτερόλεπτα χωρίς βάρος.
  • Ο διαχειριστής της δοκιμής πρέπει να μετρά αντίστροφα "3 - 2 - 1 - GO!".
  • Στο σήμα "GO", ο διαχειριστής πρέπει να χαμηλώσει το καλάθι βάρους δοκιμής και ο συμμετέχων θα πρέπει να αρχίσει να επιταχύνει στο μέγιστο και να προσπαθήσει να διατηρήσει τη μέγιστη ταχύτητα καθ 'όλη τη διάρκεια της δοκιμής 30 δευτερολέπτων. Σημείωση: Οι διαχειριστές της δοκιμής πρέπει να παρέχουν λεκτική ενθάρρυνση μέσω του τεστ.

5. Τερματισμός του τεστ

  • Ο διαχειριστής της δοκιμής πρέπει να μετρά αντίστροφα τα τελευταία 3 δευτερόλεπτα της δοκιμής "3-2-1-STOP". Μόλις τελειώσει το τεστ, ορισμένα άτομα μπορεί να αντιδράσουν στην προηγούμενη άσκηση. Για να μειωθούν τυχόν προβλήματα, τα άτομα πρέπει να παραμείνουν στο εργομέτρο, κάνοντας ποδήλατο στις 60-80rpm χωρίς καμία αντίσταση, για τουλάχιστον 2-3 λεπτά. Εάν το άτομο αισθάνεται άρρωστο ή είναι ήσυχο ή χλωμό, θα πρέπει να κατέβει από το ποδήλατο και να ξαπλώσει με τα πόδια του ακουμπισμένα σε μια καρέκλα. Σημείωση: μην αφήνετε ποτέ τον συμμετέχοντα μόνο του μετά το τεστ.

Σχετικοί υπολογισμοί

Οι ακόλουθες τιμές χρησιμοποιούνται συνήθως κατά τη διάρκεια μιας αναερόβιας δοκιμής Wingate:

  • Peak Power Output (PPO)
  • Σχετική μέγιστη ισχύς εξόδου (RPP)
  • Δείκτης αναερόβιας κόπωσης/ κόπωσης (AF)
  • Αναερόβια ικανότητα (AC)

Πώς: Υπολογίστε τη μέγιστη ισχύ εξόδου

Αυτό πρέπει να υπολογίζεται κάθε 5 δευτερόλεπτα της δοκιμής (παρέχοντας συνολικά 6 PPO).

  • PPO = δύναμη (kg) * απόσταση (m) ÷ χρόνος (s)
  • Απόσταση = αριθμός στροφών κατά τη διάρκεια των 5 δευτερολέπτων * απόσταση ανά περιστροφή (m)

Δύναμη είναι το βάρος που προστίθεται στο σφόνδυλο σε κιλά. χρόνος μετριέται σε δευτερόλεπτα ή λεπτά (5 δευτερόλεπτα ή 0,0833 λεπτά). Απόσταση είναι ο αριθμός των στροφών πολλαπλασιασμένος με την απόσταση ανά περιστροφή (μετρημένη σε μέτρα).

Ο Πίνακας 1 δείχνει τους κανόνες PPO για δραστήριους νεαρούς ενήλικες (11).

Πώς: Υπολογίστε τη σχετική έξοδο ισχύος

Αυτή η μονάδα μέτρησης επιτρέπει μια δίκαιη σύγκριση μεταξύ των συμμετεχόντων στα βάρη και τα μεγέθη.

Ο Πίνακας 2 δείχνει τα σχετικά πρότυπα PPO για δραστήριους νεαρούς ενήλικες (11).

Πώς: Υπολογίστε τον δείκτη αναερόβιας κόπωσης/κόπωσης

Η αναερόβια κόπωση δείχνει το ποσοστό της απώλειας ισχύος από την αρχή έως το τέλος της δοκιμής.

Πώς να: Υπολογίστε την Αναερόβια Ικανότητα

Αναερόβια ικανότητα είναι η συνολική εργασία που ολοκληρώθηκε κατά τη διάρκεια της δοκιμής.

Θεωρήσεις

Κατά τη διεξαγωγή της δοκιμής υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη πριν ξεκινήσετε - μερικοί είναι:

  • Μείνετε καθιστοί – Το άτομο θα πρέπει να παραμένει στη σέλα καθ’ όλη τη διάρκεια της δοκιμής. Σε αντίθετη περίπτωση, θα πρέπει να οδηγήσει σε επανεξέταση.
  • Ατομική προσπάθεια – Οι υπομέγιστες προσπάθειες μπορεί να οδηγήσουν σε ανακριβείς και ανούσιες βαθμολογίες.
  • Κιρκάδιοι ρυθμοί - οι κιρκαδικοί ρυθμοί μπορούν να αλλάξουν σημαντικά τις εξόδους ισχύος κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής Wingate. Η τρέχουσα γνώση υποδηλώνει ότι μια δοκιμή Wingate νωρίς το πρωί θα προκαλέσει σημαντικά χαμηλότερες τιμές μέγιστης ισχύος από μια αργά το απόγευμα ή το βράδυ δοκιμή Wingate (12).
  • Ρυθμός δειγματοληψίας – ο ρυθμός δειγματοληψίας μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ακρίβεια της μέγιστης και μέσης ισχύος εξόδου. Μια δοκιμή Wingate που πραγματοποιήθηκε με τροφοδοσίες δεδομένων υπολογιστή με υψηλότερα ποσοστά δειγματοληψίας αποδεικνύεται ότι είναι πιο ακριβής από τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση ενός τυπικού μηχανικού εργομέτρου. Για τα πιο ακριβή αποτελέσματα, συνιστάται ρυθμός δειγματοληψίας τουλάχιστον 5 Hz (0,2 δευτερόλεπτα) (13).

Εγκυρότητα και αξιοπιστία

Για να προσδιοριστεί η εγκυρότητα μιας δοκιμής, η δοκιμή πρέπει να συγκριθεί με ένα πρωτόκολλο «χρυσού προτύπου» που είναι γνωστό ότι παράγει ακριβή και αξιόπιστα αποτελέσματα. Ωστόσο, δεν υπάρχει πρωτόκολλο «χρυσού προτύπου» για τη μέτρηση της αναερόβιας ικανότητας ή ισχύος (14). Αντίθετα, το τεστ Wingate συγκρίθηκε με εργαστηριακά ευρήματα, αθλητικές επιδόσεις και αθλητική ειδικότητα για να επαληθευτεί η εγκυρότητά του ως πρωτόκολλο δοκιμών και τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας υποδεικνύουν ότι είναι ένας ακριβής και έγκυρος δείκτης αυτών των μέτρων (2). Έτσι, η αναερόβια δοκιμή Wingate μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως έγκυρος και αξιόπιστος προγνωστικός παράγοντας της αναερόβιας ικανότητας και ισχύος.

Τώρα τι?

Ορισμένοι προπονητές πιστεύουν ότι η ανάγνωση ενός άρθρου θα τους κάνει ειδικούς στις δοκιμές επιδόσεων. Να γιατί κάνουν λάθος…

Η δοκιμή απόδοσης περιλαμβάνει πολλά, πολλά θέματα. Επιλέγοντας απλώς να διαβάσετε το The Wingate Anaerobic Test και να αγνοήσετε τη θάλασσα άλλων κρίσιμων θεμάτων των δοκιμών απόδοσης, διατρέχετε τον κίνδυνο να ζημιώσετε την επιτυχία του αθλητή σας και να μην αξιοποιήσετε πλήρως τις δυνατότητές σας.

Για να σας κάνουμε έναν έμπειρο προπονητή και να κάνουμε τη ζωή σας όσο το δυνατόν πιο εύκολη, σας προτείνουμε ανεπιφύλακτα να δείτε τώρα αυτό το άρθρο Το αναερόβιο τεστ σπριντ με βάση το τρέξιμο.

Όλες οι πληροφορίες που παρέχονται σε αυτό το άρθρο είναι μόνο για ενημερωτικούς και εκπαιδευτικούς σκοπούς. Δεν αποδεχόμαστε καμία ευθύνη για τη διαχείριση ή την παροχή οποιασδήποτε δοκιμής που διεξάγεται, είτε αυτό έχει θετικές είτε αρνητικές συνέπειες. Για παράδειγμα, δεν αναλαμβάνουμε καμία ευθύνη για τυχόν τραυματισμό ή ασθένεια που προκλήθηκε κατά τη διάρκεια κάθε δοκιμής. Όλες οι πληροφορίες παρέχονται ως έχουν.

Βιβλιογραφικές αναφορές

Λίστα αναφοράς (κάντε κλικ εδώ για να ανοίξετε)

    1. Vandewalle, D Gilbert, Ρ Monod, Η (1987). «Τυπικές αναερόβιες δοκιμές».Αθλητιατρική4: 268–289. [PubMed]
    1. Bar-Or, O (1987). «Η αναερόβια δοκιμή Wingate: Μια ενημέρωση σχετικά με τη μεθοδολογία, την αξιοπιστία και την εγκυρότητα».Αθλητική Ιατρική4: 381–394 [PubMed]
    1. Tossavainen, M Nummela, A Paavolainen, L Mero, A Rusko, Η (1996). «Σύγκριση δύο μέγιστων δοκιμών αναερόβιας ποδηλασίας».International Journal of Sports Medicine17 (S 2): S120–S124. [PubMed]
    1. Nummela, A Alberts, M Rjintjes, RP Luhtanen, P Rusko, H (1996). «Αξιοπιστία και εγκυρότητα της δοκιμής μέγιστης αναερόβιας λειτουργίας».International Journal of Sports Medicine17 (S 2): S97–S102. [PubMed]
    1. Lericollais, R Gauthier, A Bessot, N Davenne, D (2010). «Ημερήσια εξέλιξη των βιομηχανικών παραμέτρων της ποδηλασίας κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής Wingate των 60 s».Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports21: 1–9. [PubMed]
    1. Katch, VL Weltman, A Martin, R Gray, L (1977). «Βέλτιστα χαρακτηριστικά δοκιμής για μέγιστη αναερόβια εργασία στο εργομετρικό ποδήλατο».Τριμηνιαία Έρευνα48: 319–327. [PubMed]
    1. Hazell, TJ MacPherson, REK Gravelle, BMR Lemon, PWR (2010). «Οι διαλειμματικές προπονήσεις σπριντ 10 ή 30 δευτερολέπτων ενισχύουν τόσο την αερόβια όσο και την αναερόβια απόδοση».European Journal of Applied Physiology110: 153-160. [PubMed]
    1. Greer, F McLean Graham, T. E. (1998). «Καφεΐνη, απόδοση και μεταβολισμός κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων δοκιμασιών άσκησης Wingate».Εφημερίδα της Εφαρμοσμένης Φυσιολογίας85: 1502-1508. [PubMed]
    1. Ayalon, A Inbar, O Bar-Or, O (1974). «Σχέσεις μεταξύ μετρήσεων εκρηκτικής ισχύος και αναερόβιας ισχύος». Στο Nelson, RC Morehouse, CA.Βιοτεχνική IVΤο Διεθνείς σειρές για τις αθλητικές επιστήμες 1Το Βαλτιμόρη: University Press. σελ. 572–577. [Σύνδεσμος]
    1. Evans, JA Quinney, HA (1981). "Προσδιορισμός των ρυθμίσεων αντίστασης για δοκιμές αναερόβιας ισχύος" .Canadian Journal of Applied Sport Science 6: 53–56. [PubMed]
    1. Maud, P.J. and Shultz, B.B. (1998) Νόρμα για την αναερόβια δοκιμή Wingate σε σύγκριση με μια άλλη παρόμοια δοκιμή. Res Q Exerc Sport,60 (2), σελ. 144-151. [PubMed]
    1. Teo, W., Newton, M.J., & McGuigan, M.R. (2011). Κιρκαδικοί ρυθμοί στην απόδοση άσκησης: Επιπτώσεις στην ορμονική και μυϊκή προσαρμογή. Journal of Sports Science and Medicine, 10, σελ. 600-606. [PubMed]
    1. Santos, EL Novaes, JS Reis, VM Giannella-Neto, A (2010). «Χαμηλά ποσοστά δειγματοληψίας αποτελέσματα μεροληψίας από τη δοκιμή Wingate».International Journal of Sports Medicine31: 784–789. [PubMed]
    1. McArdle, W. Katch, F. Katch, V. (2007).Φυσιολογία άσκησης: Ενέργεια, διατροφή και ανθρώπινες επιδόσεις (Έκτη έκδοση). Βαλτιμόρη, MD: Lippencott Williams & Wilkins. [Σύνδεσμος]

    Σχετικά με τον Συγγραφέα

    Όουεν Γουόκερ MSc CSCS
    Ιδρυτής και Διευθυντής Επιστήμης για τον Αθλητισμό

    Ο Owen είναι ο ιδρυτής και διευθυντής του Science for Sport. Formerταν στο παρελθόν επικεφαλής της Ακαδημίας Sports Sports Science and Strength & Conditioning στο Cardiff City Football Club, και προσωρινός αθλητικός επιστήμονας για την FA της Ουαλίας. Έχει επίσης μεταπτυχιακό τίτλο στη δύναμη και την προετοιμασία και είναι πιστοποιημένος από το NSCA προπονητής δύναμης και προετοιμασίας.


    Ανασκόπηση της παραγωγής υδρογόνου από αναερόβια χώνευση

    Οι πρόσφατες εξελίξεις στη χρήση του υδρογόνου ως εναλλακτικής πηγής καυσίμου από τα συμβατικά ορυκτά καύσιμα οδήγησαν στην αναζήτηση μιας ανανεώσιμης διαδικασίας παραγωγής υδρογόνου. Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου σήμερα παράγεται από υδρογονάνθρακες σε μια διαδικασία που απελευθερώνει επίσης υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και μονοξειδίου του άνθρακα, δύο καθιερωμένα αέρια θερμοκηπίου λόγω αυτού του επιβλαβούς μέσου παραγωγής, η έρευνα έχει κατευθυνθεί προς τη χρήση αναερόβιας πέψης για την παραγωγή χρήσιμων επιπέδων αερίου υδρογόνου. Τα αναερόβια συστήματα έχουν αποδειχθεί ότι παράγουν βιοαέριο που χρησιμοποιείται εύκολα στην παραγωγή ενέργειας, αλλά μπορούν να πραγματοποιηθούν ορισμένες διαδικασίες για την περαιτέρω ενίσχυση των συγκεντρώσεων υδρογόνου. Αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν την αναστολή μικροοργανισμών που μειώνουν τις συγκεντρώσεις υδρογόνου και τη συνεχή απομάκρυνση του υδρογόνου για την προώθηση βακτηρίων που παράγουν υδρογόνο. Πειραματικά σχέδια και εφαρμογές μεγάλης κλίμακας έχουν δείξει ότι αυτή η διαδικασία είναι περιβαλλοντικά βιώσιμη με περιορισμένες, αλλά πολλά υποσχόμενες, οικονομικές δυνατότητες. Με τη συνεχή αύξηση των αναγκών σε αέριο υδρογόνου, η βιώσιμη παραγωγή υδρογόνου γίνεται πιο σημαντική. Αυτή η ανασκόπηση διερευνά μερικές από τις πρόσφατες έρευνες σχετικά με αυτό το θέμα και διερευνά τις διαδικασίες πίσω από τη χρήση της αναερόβιας χώνευσης για την παραγωγή υδρογόνου.

    Αυτή είναι μια προεπισκόπηση περιεχομένου συνδρομής, πρόσβαση μέσω του ιδρύματός σας.


    Αναερόβια ζύμωση υψηλής απόδοσης

    Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί πολλές στρατηγικές μικροβιοαντιδραστήρα για αερόβιες ζυμώσεις. Μικροβιοαντιδραστήρες βασισμένοι σε στήλες φυσαλίδων, μικροσκοπικές δεξαμενές αναδευτήρων και απλές μικροπλάκες είναι όλα συνηθισμένα. Αυτές οι πλατφόρμες αντίδρασης διευκολύνουν λειτουργίες υψηλής απόδοσης και σε πολλές περιπτώσεις προσφέρουν επίσης διαδικτυακές πληροφορίες διαδικασίας για την προώθηση των μελετών ζύμωσης σε συστήματα και συνθετική βιολογία καθώς και στην ανάπτυξη βιοεπεξεργασίας.

    Αντίθετα, πολύ λίγες τεχνικές έχουν αναπτυχθεί για αναερόβιες ζυμώσεις. Τα διαθέσιμα προϊόντα περιλαμβάνουν διάφορες μικρορευστικές συσκευές που αναπτύχθηκαν στον ακαδημαϊκό χώρο και μικροπλακίδες, οι οποίες χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μελέτη αναερόβιων οργανισμών και διεργασιών.

    Επί του παρόντος, λεπτομερείς πληροφορίες για τις αναερόβιες διαδικασίες ζύμωσης μπορούν να ληφθούν μόνο από ζυμώσεις σε τυπικούς αναδευόμενους αντιδραστήρες δεξαμενής, όπου μια αναερόβια ατμόσφαιρα μπορεί εύκολα να διατηρηθεί με αέρια με άζωτο ή διοξείδιο του άνθρακα. Με αυτά τα συστήματα διατίθενται πληροφορίες κρίσιμης διαδικασίας όπως το διαδικτυακό pH, η θερμοκρασία και η βιομάζα εκτός σύνδεσης, το υπόστρωμα και οι συγκεντρώσεις προϊόντων.

    Τα βιοδιυλιστήρια έχουν αναζωπυρώσει το ενδιαφέρον για τις αναερόβιες ζυμώσεις, με την παραγωγή βιοβουτανόλης να είναι ο κύριος μοχλός. Η βιοβουτανόλη παρήχθη ιστορικά στο Clostridium acetobutylicumΩστόσο, η παραγωγή βουτανόλης μετατράπηκε στη συνέχεια σε διαδικασία πετροχημικής. Λόγω της αστάθειας της αγοράς λαδιού, η διαδικασία βιοβουτανόλης αναζωπυρώνεται.

    Αυτό το άρθρο θα συζητήσει την προσαρμογή της τεχνολογίας B2Lector® των m2p-labs για αναερόβιες ζυμώσεις. Το BioLector είναι μια πλατφόρμα ζύμωσης υψηλής απόδοσης με δυνατότητες διαδικτυακής παρακολούθησης. Αυτή η τεχνολογία παρέχει 48 ή 96 παράλληλες ζυμώσεις στην τυπική μορφή μικροπλακών, ανιχνεύει επίσης διαδικτυακή βιομάζα και φθορίζουσες πρωτεΐνες, καθώς και τιμές pH και DO κατά τη ζύμωση.

    Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς βιοαντιδραστήρες αναδευόμενης δεξαμενής, το BioLector δεν απαιτεί διαδικασίες καθαρισμού, αποστείρωσης ή βαθμονόμησης ή συνδέσεις σωλήνων. Έχει αποδειχθεί σε αερόβιες καλλιέργειες ότι τα αποτελέσματα των ζυμώσεων σε μικροπλάκες BioLector είναι εύκολα κλιμακώσιμα σε αναδευόμενους βιοαντιδραστήρες δεξαμενής. Μπορεί επομένως να συναχθεί ότι οι βελτιστοποιημένες συνθήκες διεργασίας στο BioLector μπορούν να μεταφερθούν γρήγορα σε βιοαντιδραστήρες μεγαλύτερης κλίμακας.

    Γενικά, οι αναερόβιες ζυμώσεις μπορούν ήδη να πραγματοποιηθούν με τη βασική τεχνολογία BioLector συνδέοντας άζωτο ή διοξείδιο του άνθρακα στο θάλαμο επώασης BioLector. Το κύριο μειονέκτημα αυτού του απλού συστήματος είναι ότι απαιτούνται σχετικά μεγάλες ροές αερίου στην περιοχή των 100 mL/min και το εφαρμοζόμενο αέριο μπορεί να διαχυθεί στην εργαστηριακή ατμόσφαιρα.

    Επιπρόσθετα, η μεταφορά της μικροπλάκας από τον αναερόβιο πάγκο στο BioLector ενέχει τον κίνδυνο μόλυνσης αερίου και επιστροφής σε αερόβιες συνθήκες. Στην περίπτωση υποχρεωτικών αναερόβιων μικροοργανισμών, αυτή η κατάσταση αποτελεί κριτήριο εξόδου. Για να παρακάμψει αυτό το πρόβλημα, αναπτύχθηκε ο Αναερόβιος Θάλαμος για το BioLector.

    Ο θάλαμος Anaerobe σφραγίζει τη μικροπλάκα εντελώς ενάντια στον αέρα του περιβάλλοντος. Ένα αφαιρούμενο διαφανές κάλυμμα θαλάμου επιτρέπει την εύκολη θέαση της μικροπλάκας και των καλλιεργειών και παρέχει επίσης πρόσβαση στη μικροπλάκα κατά τη διάρκεια της ζύμωσης για δειγματοληψία ή τροφοδοσία (Φιγούρα 1).


    Εικόνα 1. Ο αναερόβιος θάλαμος με την πολυπαραμετρική Flowerplate® για το BioLector

    Η χρήση του θαλάμου αποδεικνύεται στο Σχήμα 2Το Πρώτον, η μικροπλάκα γεμίζεται με μέσα καλλιέργειας και εμβόλιο κυττάρων κάτω από έναν αναερόβιο πάγκο. Για να αποφευχθεί η μόλυνση της καλλιέργειας, η μικροπλάκα πρέπει να καλύπτεται με μια αποστειρωμένη, διαπερατή από αέριο μεμβράνη που επιτρέπει επίσης την ανταλλαγή αερίων με την ατμόσφαιρα αερίου του εσωτερικού θαλάμου. Στη συνέχεια, ο θάλαμος Anaerobe τοποθετείται πάνω από τη μικροπλάκα για να σφραγίσει τη μικροπλάκα έναντι του αέρα περιβάλλοντος.

    Η αναερόβια ατμόσφαιρα του αναερόβιου πάγκου περικλείεται στον θάλαμο Anaerobe, ο οποίος εξασφαλίζει τη μεταφορά της μικροπλάκας στο BioLector υπό αναερόβιες συνθήκες. Ο θάλαμος Anaerobe ασφαλίζεται εύκολα στο BioLector τοποθετώντας τον μέσα στους πείρους κεντραρίσματος, και στη συνέχεια οι προεγκατεστημένοι σωλήνες αερίου με έκπλυση αζώτου στο BioLector συνδέονται με τους συνδετήρες push-in στο θάλαμο Anaerobe. Μετά από αυτό, το σύστημα είναι έτοιμο για εκκίνηση.

    Η ροή αερίου στο θάλαμο Anaerobe κατά τη λειτουργία ελέγχεται από έναν ελεγκτή ροής μάζας και κανονικά ρυθμίζεται σε 2 mL/min, αλλά μπορεί επίσης να αλλάξει σε υψηλότερες ροές αερίου εάν είναι απαραίτητο. Είτε άζωτο είτε διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να συνδεθεί στο BioLector για να παρέχει τις αναερόβιες συνθήκες, άλλα εφαρμόσιμα μείγματα αερίων περιλαμβάνουν ένα μικροαερόφιλο αέριο ή μια ατμόσφαιρα Syngas.


    Εικόνα 2. Αρχή εφαρμογής του Anaerobe Chamber για μελέτες ζύμωσης

    Αναερόβιες ζυμώσεις των Clostridium acetobutylicum (ATCC 824) μπορεί να διευκολυνθεί με το Anaerobe Chamber. Πραγματοποιήθηκε μελέτη με τέσσερα διαφορετικά μέσα (σύνθετης και συνθετικής προέλευσης) με πολλά αντίγραφα στο αναερόβιο σύστημα ζύμωσης υψηλής απόδοσης για να καταδειχθεί η χρησιμότητα του αναερόβιου θαλάμου. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Εικόνα 3.

    Μπορεί να φανεί μια σαφής διαφορά στη συμπεριφορά ανάπτυξης στα τέσσερα διαφορετικά εφαρμοζόμενα μέσα. Η ανάπτυξη στο πολύπλοκο μέσο έχει ως αποτέλεσμα την ταχύτερη ανάπτυξη. Απεικονίζεται μια τυπική φάση διαξικής ανάπτυξης, η οποία δείχνει την ανάπτυξη στη γλυκόζη και στο εκχύλισμα ζύμης και στις πεπτόνες στην τελευταία φάση. Η τιμή του pH στο σύνθετο μέσο πέφτει γρήγορα από 5,8 σε 5,5 κατά την κατανάλωση γλυκόζης. Οι καλλιέργειες στα συνθετικά μέσα αυξήθηκαν πιο αργά από ό, τι στο πολύπλοκο μέσο. Μέσα στα συνθετικά μέσα η ταχύτερη ανάπτυξη μπορεί να παρατηρηθεί κάτω από καθαρή γλυκόζη.

    Οι καλλιέργειες σε μέσα που περιέχουν ξυλόζη δείχνουν μειωμένη ανάπτυξη καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση ξυλόζης. Η καλλιέργεια σε καθαρή γλυκόζη δείχνει μια εξέχουσα διοξική ανάπτυξη με μεγάλη δεύτερη φάση ανάπτυξης έως 60 ώρες και με την υψηλότερη συγκέντρωση βιομάζας που επιτεύχθηκε σε αυτό το πείραμα.

    Η δεύτερη φάση ανάπτυξης πραγματοποιείται συχνότερα σε οργανικά οξέα που παρήχθησαν στο αρχικό υπόστρωμα γλυκόζης. Αυτή η υπόθεση υποστηρίζεται από μια ισχυρή μείωση της τιμής του pH του μέσου καθαρής γλυκόζης. Οι δύο καλλιέργειες σε μέσα που περιέχουν ξυλόζη έδειξαν επίσης διαοξική ανάπτυξη αλλά μόνο με μια σύντομη δεύτερη φάση ανάπτυξης. Surprisingly, the pH values of the xylose-containing media decreased only slightly, thus, the acidification in this media is not prominent. This could explain the catabolite repression of Clostridium acetobutylicum on xylose-containing media that has been reported in the literature.

    This small experiment confirmed the utility of using BioLector for anaerobic fermentations. This new technology can dramatically reduce complexity and effort in fermentation studies on anaerobic microorganisms by replacing large numbers of experiments in stirred tank bioreactors and shake flasks. In addition to making it possible to study a large number of clones or media in a high-throughput manner, the system also simultaneously provides detailed kinetic data on biomass growth and pH value by noninvasive online measurements, the combination of these capabilities is currently not commonplace in traditional bioreactors.


    Figure 3. Results from anaerobic fermentations with Clostridium acetobutylicum at 1 mL scale with online monitoring

    The online measurement data provided by BioLector allows researchers in systems and synthetic biology to easily compare growth rates and growth phases of different clones or different media. As a result, it is now possible to screen whole libraries of anaerobic clones and evaluate their growth performance on different substrates.


    Ιστορικό

    An efficient anaerobic digestion (AD) of organic matter is a result of a complex microbial interaction inside a bioreactor. For the high-rate anaerobic digestion of a feedstock, an up-flow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) is a common choice. The superior performance of this reactor is due to the particular organization of microorganisms into spherical granular structures. The process of granulation was first noticed and documented in the early 1980s [1, 2] and since then a number of anaerobic granulation theories have been presented. The main reasoning for the granulation καθεαυτο is the up-flow velocity inside sludge bed of a UASB reactor. Microbial cells moving up with the flow of the feed tend to stick to the other microbial cells. Such sticking behavior prevents a washout of the microbial inoculum from a reactor since the outlet for the digested feed is located in the top of the reactor [3, 4] (see Fig. 1). The most widely accepted theory states that granulation starts with a formation of a future granule’s core, comprised of filamentous methanogenic bacteria Methanothrix, together with Methanosarcina, which secrete extracellular polymers (ECP) [5–7]. The surface charge of this core changes and become attractive for the oppositely charged anaerobic bacteria that are present in the dispersed inoculum of a UASB rector [8–10]. Chemo-attractance of other bacteria towards ECPs and substrate around the granule core may also play a major role in the further aggregation and formation of mature granules [11, 12]. Despite these possible explanations of the granulation process, there is still no agreement on which of the possible theories correctly explain this most important and crucial role of granulation. The key factors of granulation are still to be determined, whether they are physical, biochemical or a combination of physicochemical properties of the cells and the way the organic matter transforms over space and time.

    Reactor scale model. ένα initial random distribution of two types of cells in a UASB-like environment σι formation of cell aggregates due to the mechanical forces, mutual adhesion and random agitation in the UASB-like environment

    An effective means to get a better understanding the granulation process is through the construction of a computational granulation model. This model must incorporate testing of different key granulation factors. There are already some granulation models available in the literature, but they do not describe a process of de novo granulation and only describe the kinetics of anaerobic digestion with an already mature granular consortia. For example, one of the earliest models [13] assumes a layered granule structure with a homogeneous distribution of microbial groups from the very beginning of the simulation. Authors describe the kinetics of substrate transformation in a mature granule that reached a steady state. Using the same assumption [14] they successfully predicted the substrate distribution inside a granule, based on diffusivity gradient inside a biomass. Authors of another study [15] took the substrate kinetics in the granule one step further, incorporating behavior of granular agglomerates into the operation predictions of the whole UASB reactor. The mass of granules in a reactor, rates of granule decline and general bacterial growth kinetics were used as a basis for the model. In another study [16], researchers have applied a cellular automata theory, developed by Wimpenny et al., [17], to model granulation during anaerobic digestion. However, authors assumed a homogeneous layered structure of a granule and obtained calculated values of substrate utilization rates that do not agree with the experimental data they used as a reference.

    A commonly applied assumption of a homogenous-layered structure of anaerobic granule does not conform with experimental data. In particular, data suggests a spatially organized granule containing a mixed composition of bacterial groups inside the granule. In models lacking this property, there is no strict compartmentalization of trophic groups, like methanogens and acidogens, in the core and outer layer, respectively. Strict anaerobes, like methanogens, can also be found in the outer layer of the granule, as visualized with fluorescent probing experiments and scanning electron microscopy [18–21]. A non-homogeneous bacterial distribution is investigated in a model described in [22]. However, the study does not address the process of granulation itself, and an entirely formed granule is employed as an initial condition and seed of a model. The model, therefore, predicts a mature granule’s further development, growth, and formation of an inert core insie it.

    An enormous amount of knowledge has been developed on predicting the rates of anaerobic digestion in UASB reactors with mature granules. However, these models are not complete and do not represent the actual input for large scale applications, specifically those of the widely accepted biochemical model of the anaerobic digestion process (ADM1) [23]. The most recent review of a current status of ADM1 clearly states the need to thoroughly address the application of ADM1 to various types of anaerobic reactors, UASB in particular. Thus, a complete and trustful model of anaerobic digestion in UASB must take into account both granulation in general and initial de novo granulation [24]. Knowledge of the critical parameters facilitating de novo granule formation will aid in robust UASB reactor operation and production of increased methane yields with high organic matter transformation rates.

    To model de novo anaerobic granulation, a number of computational platforms has been reviewed to find the best fit. The cellular Potts model was a pioneer [25] in biofilm modeling and has been extensively implemented in modeling of biofilms of the eukaryotic origin [26, 27]. To effectively apply this approach to the microbial liquid-based environment (thus without influence of attachment/detachment to the substratum), this model needs a lot of improvements, to prevent formation of artifacts [28, 29]. To model de novo anaerobic granulation, a number of computational platforms has been reviewed to find the best fit. The cellular Potts model was a pioneer [25] in biofilm modeling and has been extensively implemented in modeling of biofilms of the eukaryotic origin [26, 27]. To effectively apply this approach to the microbial liquid-based environment (thus without influence of attachment/detachment to the substratum), this model needs a lot of improvements, to prevent formation of artifacts [28, 29]. A simulator framework cDynoMics [30, 31], on the other hand, is more quantitative and is very flexible to adjust for modeling of bacterial aggregates. This framework has built-in functions to specify all the necessary substrate limiting kinetics for cell growth and biomass decay due to the starvation, which are absent in other previously described platforms. Absence of a solid substratum in the anaerobic digestion system excludes need for the use of attractive van der Waals force in the model, unlike in other reported biofilm developing tools [32].

    A model of de novo granulation proposed in this paper addresses some of the key aspects that influence aggregation of microbial biomass into defined granular structures. Those key elements include: initial concentrations of the substrate used as a feedstock for anaerobic digestion ratio of methanogenic and acidogenic cells at the start of the reactor the role of chemotactic attractions and cell-to-cell adhesion properties. This study addresses all these factors. Additionally, an extensive computational search of the initial parameter values is made to determine an optimal initial combination that yields the highest start-up methane production rates.


    How does anaerobic burst-flight performance scale with mass? - Βιολογία

    Recent years have seen a phenomenal increase in the use of MALDI-TOF mass spectrometry (MALDI-TOF MS) in microbiology laboratories. The introduction of this technology to microbiology has been a major success and MALDI-TOF MS is now used for routine diagnostic or diagnostic-like purposes in clinic, veterinary, pharma and food microbiology laboratories. It has also evolved into a powerful tool for the analysis of organisms in the environment and for research into microbial communities. The throughput capabilities, accuracy and low running costs of a MALDI-TOF MS system enable analyses at a scale which was not possible until recently.

    In this timely and up-to-date book, experts in the field provide an overview of the application of MALDI-TOF MS in key areas of microbiology and discuss the impact this modern technology is having on laboratory practice and patient outcome. Several chapters cover applications in clinical and veterinary diagnostic laboratories, food microbiology, environmental microbiology and strain collections. Further chapters discuss the utilization of MALDI-TOF MS for the analysis of challenging microbial groups such as yeast and anaerobic bacteria. In addition, new applications such as microbial typing, DNA analysis and the detection of antibiotic resistance are also covered. The final chapter provides a valuable overview of potential future trends and developments in MALDI-TOF MS and assesses the impact of the technology in microbiology.

    This authoritative volume will be indispensable for all microbiology laboratories.

    (EAN: 9781910190418 9781910190425 Subjects: [bacteriology] [bacteriology] [bacteriology] [environmental microbiology] [medical microbiology] [microbiology] [molecular microbiology] )


    Δες το βίντεο: Ph elektrische Leistung (Οκτώβριος 2022).