تا به حال به ساز و کار کسب و خرج انرژی در بدنتان یا به عبارتی سیستم انرژی بدن فکر کرده‌اید؟ واقعیت این است که بدن انسان ۳ مسیر اصلی برای استفاده از انرژی دارد. این مسیرهای فیزیولوژیکی سیستم انرژی نامیده می‌شوند؛ فعالیت‌های ورزشی نیز با توجه به شدت فعالیت و مدت آن از طریق این سه مسیر، نیازهای انرژیکی خود را تامین می‌کنند. در ادامه انواع سیستم‌های انرژی را معرفی خواهیم کرد.
واقعیتی درباره انواع سیستم های انرژی
در اینجا یک مرور مختصر خواهیم داشت از آنچه باید در مورد هر سه سیستم انرژی بدن بدانید.
- ATP (آدنوزین تری فسفات) تنها منبع انرژی برای تمام عملکردها و حرکات بدن است.
- وقتی از ATP برای تولید انرژی استفاده می‌شود، منبع ذخیره انرژی باید دوباره پر شود.
- بدن می‌تواند ATP را به صورت هوازی یا بی‌هوازی پر کند.
سیستم انرژی هوازی
بیایید نگاهی دقیق‌تر به نحوه استفاده بدن شما از سیستم هوازی برای دریافت نیرو بیندازیم و اینکه چگونه می‌توانیم با این سیستم‌ها ورزش کارآمدتر و مؤثرتری داشته باشیم.
همان‌طور که می‌دانید، غذایی که می‌خورید حاوی انرژی است. به جهت اینکه این انرژی برای بدن شما قابل استفاده باشد، باید به ATP یا آدنوزین تری فسفات تبدیل شود. این مولکول که اغلب به عنوان “ارز انرژی” زیست شناسی شناخته می‌شود، به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا انرژی را آزاد و به عملی تبدیل کنند. هرچه ATP بیشتری تولید شود، انرژی بیشتری هم در دسترس‌تان است.
سیستم انرژی هوازی روشی است که توسط آن سلول‌ها در حضور اکسیژن ATP تولید می‌کنند. این فرآیند بسیار پیچیده است؛ اما ما یک نسخه ساده شده را برایتان توضیح می‌دهیم که در طول ۳ مرحله اصلی رخ می‌دهد. توجه داشته باشید، در حالی که مثال ارائه شده در اینجا، متابولیسم قند (گلوکز) را دنبال می‌کند، چربی نیز می‌تواند به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد. این فرایند لیپولیز نامیده می‌شود و در نقطه آغازین کمی متفاوت است، اما به طور کلی، این دو، فرآیندی یکسان دارند.
۱. گلیکولیز
گلیکولیز که در سیتوپلاسم سلول اتفاق میفتد، مولکول‌های گلوکز ۶ کربنی را به مولکول های ۳ کربنی به نام پیروات تقسیم می‌کند. با انجام این کار، مستقیماً مقدار کمی ATP تولید می‌کند، اما تولید انرژی هدف واقعی این مرحله نیست. در عوض، تولید پیرووات کلیدی است و این مولکول برای مرحله بعدی فرآیند وارد میتوکندری می‌شود.
۲. چرخه اسید سیتریک
در میتوکندری، پیروات اکسید می‌شود و چرخه اسید سیتریک را آغاز می‌کند که به آن چرخه TCA یا چرخه کربس نیز گفته می‌شود. این فرآیند پیچیده و مستمر شامل ۸ مرحله اصلی است. مقدار زیادی CO2 به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند که به خون منتقل شده و بازدم می‌شود.
مانند گلیکولیز، چرخه اسید سیتریک به خودی خود انرژی زیادی تولید نمی‌کند. مهم‌ترین خروجی آن به شکل مولکول های NADH و FADH2 است. این ترکیبات بخش بعدی و نهایی فرآیند را تامین می‌کنند، جایی که بیشتر ATP بدن ساخته می‌شود.
۳. فسفوریلاسیون اکسیداتیو
این فرایند همان‌طور که از نامش پیداست، بخش نهایی سیستم هوازی حاوی اکسیژن است و دلیل اصلی نیاز بدن شما به اکسیژن برای زنده ماندن است. در این مرحله، مولکول‌های NADH و FADH2 الکترون‌ها را به مجموعه‌ای از پروتئین‌ها و ترکیبات آلی در غشای میتوکندری به نام زنجیره انتقال الکترون منتقل می‌کنند. در نهایت، الکترون‌ها در واکنشی به اکسیژن منتقل می‌شوند که یک گرادیان پروتون ایجاد و سنتز ATP را هدایت می‌کند. این اتفاق، کیمیوسموز نامیده می‌شود و می‌تواند ۳۰-۳۲ مولکول ATP را از یک مولکول اولیه گلوکز تولید کند.
سیستم انرژی بی‌هوازی
از طرفی ورزش بی هوازی به هر فعالیتی گفته می‌شود که بدون استفاده از اکسیژن، گلوکز را برای انرژی تجزیه می‌کند. عموماً این فعالیت‌ها کوتاه مدت و با شدت بالا هستند. در این صورت، انرژی زیادی در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌شود و میزان نیاز به اکسیژن از عرضه آن پیشی می‌گیرد.
تمرینات و حرکاتی که نیاز به انفجارهای کوتاه انرژی شدید دارند، نمونه‌هایی از تمرینات بی‌هوازی هستند؛ مثل تمرین با وزنه یا دوی سرعت.
سیستم انرژی بی هوازی (که سیستم اسید لاکتیک نیز نامیده می‌شود) روش بدن برای ایجاد سریع انرژی به شکل ATP است. این سیستم انرژی که در درجه اول از گلوکز به عنوان سوخت استفاده می‌کند، نیروی موردنیاز عضلات را از ده تا ۳۰ ثانیه برای تلاش‌های شدید تامین می‌کند. سیستم بی هوازی استفاده از اکسیژن را برای ایجاد سریع ATP از طریق گلیکولیز رقم می‌زند. اگرچه این سیستم انرژی به سرعت انرژی تولید می‌کند، اما به دلیل محصول جانبی که دارد (اسید لاکتیک) یک سیستم محدود است.
اسید لاکتیک
یکی از تولیدات جانبی سیستم بی هوازی، اسید لاکتیک است که اگر به مقدار بالا در بافت عضلانی یا خون انباشته شود، باعث خستگی یا نوعی درد عضلانی می‌شود. از این رو سیستم انرژی بی هوازی یک سیستم محدود به حساب می‌آید، چراکه نمی‌تواند از حدی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم انرژی فسفاژن
فسفاژن‌ها ترکیبات ذخیره کننده انرژی هستند که عمدتاً در بافت ماهیچه‌ای و عصبی حیوانات یافت می‌شوند. آن‌ها به عنوان یک منبع ذخیره قابل دسترسی فوری از فسفات‌های پر انرژی عمل می‌کنند که می‌تواند برای ساخت ATP استفاده شود.
فسفاژن‌ها در بافت‌هایی یافت می‌شوند که نیازهای انرژی به سرعت در حال تغییر هستند (عضلات و اعصاب). یک فسفاژن رایج که توسط حیوانات (از جمله انسان) استفاده می‌شود، فسفوکراتین یا کراتین فسفات است.
در حالت استراحت، ATP به ADP هیدرولیز می‌شود و فسفات برای ساخت فسفوکراتین به کراتین منتقل می‌شود. در حالت استراحت این فرآیند در میتوکندری رخ می‌دهد، جایی که سطح ATP بالا است (در نتیجه باعث ایجاد واکنش می‌شود).
در طول ورزش، فسفوکراتین هیدرولیز می‌شود و فسفات آزاد می‌شود تا ATP از ADP ساخته شود. در حالت ورزش و تمرین، این فرآیند در ماهیچه‌ها رخ می‌دهد، جایی که سطح ADP بالا خواهد بود (در نتیجه باعث ایجاد واکنش می‌شود).
یک مرور کوتاه و ساده به سیستم‌های انرژی
سیستم انرژی یعنی روش و فرآیندی که بدن شما برای تامین انرژی استفاده می‌کند. با توجه به نوع ورزش، شدت و مدت آن، بدن شما از یکی از این روش‌ها انرژی خود را تامین می‌کند.
- سیستم فسفاژن: از سیستم فسفاژن برای ۱۰ تا ۱۲ ثانیه اول ورزش شدید (مثلاً یک دونده سرعت) استفاده خواهد شد؛ اما در این روش ذخایر به سرعت تخلیه می‌شود.
- سیستم بی هوازی: تنفس بی‌هوازی یک مجموعه پایدارتر از ATP را فراهم می‌کند؛ اما اسید لاکتیک را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند. تنفس بی هوازی (به عنوان مثال گلیکولیز) برای ۱ تا ۲ دقیقه اول تمرین (به عنوان مثال شناگر ۴۰۰ متر) استفاده می‌شود.
- سیستم هوازی: تنفس هوازی به یک منبع ثابت اکسیژن نیاز دارد، اما می‌تواند مقدار زیادی ATP تولید کند. سیستم هوازی برای فعالیت‌های ورزشی طولانی مدت و با شدت کمتر (مانند ماراتن) کارکرد دارد.
سخن پایانی
بدن انسان از سه طریق اصلی انرژی خود را برای انجام فعالیت‌هایش تامین می‌کند. هرکدام از این روش‌ها و سیستم‌های انرژی ساز و کار و فرایندی ویژه دارند. در این مطلب به انواع سیستم های انرژی یعنی سیستم انرژی هوازی، بی هوازی و فسفاژن پرداختیم.
منابع : trainerroad – bioninja – physio-pedia
دیدگاهتان را بنویسید