Organizm w każdej sekundzie życia wytwarza energię. Podczas wykonywania ćwiczeń potrzebuje jej znacznie więcej, aby zaspokoić potrzeby wynikające z ich intensywności. Zrozumienie procesów powstawania energii w organizmie pozwala na skuteczne planowanie treningu sportowego w oparciu o wytwarzanie energii.
Energia powstaje podczas rozpadu wysokoenergetycznego związku ATP (adenozynotrifosforan), który pełni rolę nośnika energii. Taka reakcja zachodzi w każdej komórce naszego ciała. W wyniku rozpadu ATP na ADP+P (adenozynodwufosforan + nieorganiczna grupa fosforowa) możliwy jest skurcz mięśnia oraz wszystkie inne czynności życiowe potrzebujące energii.
ATP + H20 = ADP + P + Energia (+ ciepło)
lub łatwiej
ATP = ADP + P + ENERGIA
Podczas rozpadu ATP powstaje ADP (adenozynodifosforan), grupa fosforanową (P) oraz energia wraz z ciepłem. Ilość ATP w w komórkach mięśniowych jest bardzo ograniczona i wystarcza zaledwie na kilka skurczów, dlatego musi się odbywać ciągła jego resynteza. Są to reakcje działające w obu kierunkach, ADP przyłącza grupę fosforanową i powstaje ATP.
Z czego organizm tworzy ATP?
Substratami w procesie tworzenia ATP są węglowodany, tłuszcze, białka oraz kwas mlekowy. Produkty spożywane i wchłaniane do organizmu posiadają następujące wartości energetyczne:
Węglowodany = 4 kcal / 1 gram
Białka = 4 kcal / 1 gram
Alkohol = 7 kcal /1 gram
Tłuszcze = 9 kcal / 1 gram
W komórkach naszego ciała funkcjonują trzy główne systemy energetyczne odtwarzania ATP i zależą one od aktywności (czasu trwania wysiłku) i intensywności fizycznej:
1. System beztlenowy bezmleczanowy – ATP-PC (system fosfagenowy)
2. System beztlenowy glikolityczny
3. System tlenowy – obejmujący przemianę glikolityczna (utylizację węglowodanów) i lipolityczną (utylizacja tłuszczów)
1. System beztlenowy bezmleczanowy, ATP – CP (system alaktyczny)
Pozyskiwanie energii tym sposobem zachodzi głównie podczas maksymalnych wysiłków o krótkim czasie trwania (do około 6-10 sekund). CP (fosfokreatyna) również wysokoenergetyczne źródło energii regeneruje ADP do ATP rozkładając się do kreatyny (C) i nieorganicznego fosforanu.
Fosfokreatyna (CP) + ADP = ATP + (C) Kreatyna
Użycie: sprint na 40 – 60 m, w większości zaopatruje energię na 100m, skok w dal, wzwyż, sprint pływacki na 10 – 15 m, ćwiczenia na siłowni o wysokiej intensywności jak podnoszenie ciężarów, szybkie i krótkie przyspieszenie np. w grach zespołowych, atak w sztukach walki.
Kreatyna występuje naturalnie w produktach mięsnych jak wołowina, wieprzowina, drób a także w rybach. Produkowana jest w wątrobie z 3 aminokwasów: argininy, glicyny, metioniny. W komórce łączy się z fosforanem tworząc fosfokreatynę.
Rozpad ATP i CP są ze sobą ściśle sprzęgnięte w reakcjach rozpadu i syntezy, więc można je traktować jako jeden wysokoenergetyczny związek – fosfagen (GP). Zasoby GP są również znacznie ograniczone. Organizm musi produkować energię wykorzystując inne substraty, takie jak glukoza, wolne kwasy tłuszczowe, kwas mlekowy (w warunkach tlenowych). W warunkach wysokiego niedoboru substratów energetycznych organizm może wykorzystywać aminokwasy.
Po 30 sekundach po zakończeniu wysiłku organizm odbudowuje ATP w 50%, w następnych 3 – 5 minutach 100%. Fosfokreatyna po 1 minucie odbudowana zostaje w ponad 50%, a w nie całe 10 minut 100% (w skrajnych wysiłkach do 20 minut).
2. System beztlenowy glikolityczny (laktyczny). Glikoliza beztlenowa.
Uruchamiana jest w momencie intensywnych ćwiczeń, a glukoza zamienia się w ATP z wytworzeniem kwasu mlekowego. W mięśniach glukoza powstaje z rozpadu glikogenu mięśniowego. Jest głównym źródłem wytwarzania energii podczas wysiłków trwających 20 – 90 sekund. Po 30 sekundach bardzo intensywnego wysiłku, glikoliza beztlenowa pokrywa do 60% wytwarzanej energii, po 2 minutach spada do 35%.
W warunkach beztlenowych z 1 cząsteczki glukozy powstają 2 cząsteczki ATP. W takich warunkach zasoby glikogenu mięśniowego ulegają szybkiemu wyczerpaniu. Energia powstaje szybko, ale mało efektywnie na dłuższy okres czasu. Dodatkowo wytwarza się kwas mlekowy (La) zmniejszający możliwości wysiłkowe oraz wpływający na zmęczenie.
Glukoza + 2 ADP = 2 ATP + (La) kwas mlekowy
Użycie: bieg na 200, 400 do 800m, pływanie na 100 – 200m, trening siłowy, gimnastyka, dłuższe intensywniejsze akcje w grach zespołowych.
3. System tlenowy – bezmleczanowy.
Wykorzystuje glikogen (glikoliza tlenowa), wolne kwasy tłuszczowe (lipoliza), ketokwasy oraz kwas mlekowy do wytwarzania ATP. Procesy te przebiegają w obecności tlenu. Energia z tego procesu nie jest wytwarzana już tak szybko, ale za to powstaje jej o wiele więcej niż z poprzednich procesów.
Glukoza + 38 ADP = 38 ATP + CO2 + H2O
Kwas tłuszczowy + 129 ADP = 129 ATP + CO2 + H2O
Wykorzystywany glikogen mięśniowy wystarcza na około 1 – 2 godzinny intensywnych ćwiczeń. Poziom intensywności wysiłku w warunkach tlenowych jest znacznie mniejsza niż podczas wysiłku beztlenowego z powodu wolniejszego wytwarzania energii. Ale w warunkach tlenowych z jednej cząsteczki glukozy powstaje aż 38 cząstek ATP. Ten sposób wytwarzania energii jest prawie 20 razy efektywniejszy niż beztlenowy. Odbudowa zapasów glikogenu po intensywnym wysiłku trwa do 24 godziny, a przy skrajnym zmęczeniu nawet do 48 godzin.
Kwasy tłuszczowe stanowią prawie nieograniczone źródło energii. Jest to najwolniejszy system wytwarzania energii, ale najwydajniejszy.
W warunkach tlenowych podczas wysiłku o średniej i niskiej intensywności organizm rozpoczyna spalanie mleczanu już podczas wysiłku. Kwas mlekowy jest przetwarzany w wątrobie w procesie glukoneogenezy z powrotem w glukozę. Wykorzystywany jest także, przez mięśnie szkieletowe i serce.
Użycie: Biegi na średnim a w szczególności długim dystansie, narciarstwo biegowe, kajakarstwo, gry zespołowe, kolarstwo, triathlon, pływanie na długich dystansach.
Teraz już rozumiesz dlaczego tempo biegu na 100m będzie wyższe od biegu na 400m. Maraton nie może być przebiegnięty w tempie biegu na 800m. Podobnie jest w każdej innej dyscyplinie, także na siłowni, na zajęciach fitness. Krótki wysiłek może być wykonany na wyższych obrotach. Długi wysiłek może być kontynuowany jedynie z umiarkowaną intensywnością lub małą.
