سوخت موردنیاز عضلات
مقدمه
تمام جهان هستی بر پایه انرژی استوار است. برای درک بهتر این مفاهیم خلقت باید پا بر عرصه علم نهاد تا بتوان بهترین پاسخ‌ها را بر اساس درک بشر دریافت کرد.
بر اساس قوانین ترمودینامیک انرژی هرگز از بین نمی‌رود و سرانجام به گرما تبدیل می‌شود، انرژی همواره از یک‌شکل به شکل دیگر تبدیل می‌شود. برای مثال انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در باتری به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
اگر به خورشید به‌عنوان یک منبع انرژی (سرچشمه انرژی) در نظر بگیریم، واکنش‌های شیمیایی در گیاهان، نور به انرژی شیمیایی تبدیل و ذخیره می‌شود. پس ما به‌وسیله تغذیه از گیاهان و حیواناتی که از این زنجیره استفاده می‌کنند، انرژی به دست می‌آوریم. انرژی در مواد غذایی به شکل کربوهیدرات، پروتئین و چربی ذخیره می‌شود.
منابع انرژی عضلات
اگر به‌صورت ذرات اتمی به مواد غذایی نگاهی بیاندازیم آن‌ها از ترکیب کربن، هیدروژن و اکسیژن به وجود می‌ایند. پیوندهای موکولی غذایی بسیار ضعیف هستند و درواقع انرژی موجود در آن‌ها در سلول‌ها آزاد می‌شود و سپس به‌عنوان یک ترکیب پرانرژی به نام ATP (آدنوذین‌تری‌فسفات) ذخیره می‌شود و نیازهای انرژی بدن به این ماده غنی از تجزیه کربوهیدرات و اسیدهای چرب و… تأمین می‌شود.
کربوهیدرات‌ها
یکی از منابع انرژی عضلات کربوهیدرات است. نیاز عضلات بدن به کربوهیدرات در حین ورزش کردن باقابلیت دسترسی به کربوهیدرات و تولید کربوهیدرات در بدن ارتباط مستقیمی دارد. به‌طورکلی کربوهیدرات یک منوساکارید (قند ساده) است که تبدیل به گلوکز (قند خون) می‌شود. در حالت استراحت کربوهیدرات مصرفی انسان توسط عضلات و کبد به ترکیب پیچیده‌تری به نام گلیکوژن تبدیل می‌شود. گلیکوژن تا قبل از تبدیل‌شدن به ATP در سیتوپلاسم سلول عضلانی ذخیره می‌شود. گلیکوژن ذخیره‌شده توسط کبد نیز به‌موقع نیاز به گلوکز تبدیل می‌شود و به‌وسیله خون به بافت‌های فعال یا جایی که متابولیسم (تولید ATP) رخ می‌دهد، منتقل می‌شود. پس با تشکیل ATP در سلول عضلانی، سلول یک منبع انرژی ذخیره‌شده به شکل یک ترکیب پر انرژی تبدیل می‌شود.
چربی‌ها
یکی دیگر از منابع انرژی عضلات چربی است. انسان مقادیر زیادی از این چربی‌ها را ذخیره می‌کند تا برای شرکت در متابولیسم سلولی از چربی‌ها نیز استفاده کند. چربی‌ها در این فرایند باید از شکل پیچیده خود به گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد (free fatty acid) تبدیل شوند. نکته جالب اینکه در فرایند متابولیسم فقط از اسیدهای چرب آزاد برای تولید ATP استفاده می‌شود.
پروتئین
پروتئین نیز از دیگر منابع انرژی عضلات در بدن است که از اسیدهای آمینه تشکیل‌شده‌اند. پروتئین می‌تواند به گلوکز تبدیل شود که این فرایند گلوکونئوژنز نامیده می‌شود. همچنین برای تولید انرژی بیشتر در فعالیت‌های طولانی‌مدت، پروتئین‌ها می‌توانند به اسیدهای چرب آزاد تبدیل شوند که این فرایند لیپوژنز نام دارد.
آزادسازی انرژی
در بدن انسان یک چرخه پیچیده تولید انرژی (متابولیسم) و تجزیه انرژی (کاتابولیسم) وجود دارد. انرژی آزادشده از ترکیبات شیمایی باید کنترل‌شده باشد. میزان آزادسازی انرژی به‌وسیله منبع سوخت اولیه مشخص می‌شود. مقادیر بالایی از یک سوخت موجود (کربوهیدرات، چربی، پروتئین) موجب می‌شود تا سلول‌های عضلانی برای سوخت‌رسانی به آن‌ها بیشتر متکی باشند.
کنترل میزان آزادسازی انرژی‌ها در بدن توسط آنزیم‌ها انجام می‌شود که تمامی آن‌ها پسوند ase دارند. بسیاری از این آنزیم‌ها کاتابولیسم مواد سوختی را تسریع می‌کنند. مثل آنزیم ATPase (ادنوزین‌تری‌فسفاتاز)
اکنون‌که با منابع انرژی عضلات آشنا شدیم می‌توانیم چگونگی ذخیره شدن و تولید انرژی آن‌ها را با توجه به سیستمهای انرژی مطالعه کنیم.
آدنوزین‌تری‌فسفات
این مولکول از ترکیب یک آدنوزین و گروه ستایی فسفات غیر آلی تشکیل‌شده است. زمانی که این مولکول تحت تأثیر ATPase قرار می‌گیرد، یک گروه از فسفات‌ها جدا می‌شود و مقدار بسیار زیادی انرژی تولید می‌شود. این فرایند ATP را به آدنوزین‌دی‌فسفات ADP تبدیل می‌کند.
فرآیند تشکیل مجدد ATP از طریق روش‌های شیمایی دیگر را فسفوریلاسیون (phosphorylation) می‌گویند. در این فرایند یک گروه از فسفات به ترکیب آدنوزین‌دی‌فسفات می‌پیوندد و آن را به منع غنی انرژی آدنوزین‌تری‌فسفات تبدیل می‌کند این فرایند در بدن به ۳ روش انجام می‌شود:
۱. دستگاه فسفاژن
۲. دستگاه گلیکولتیک
۳. دستگاه هوازی
دستگاه فسفاژن یا ATP-PCR
علاوه بر ATP سلول‌ها مولکول پرانرژی دیگری را در خود ذخیره می‌کنند به نام فسفوکراتین. انرژی آزادشده از این مولکول برای انجام کار سلول‌های عضلانی استفاده نمی‌شود، بلکه برای دوباره‌سازی ATP استفاده می‌شود. آنزیم کراتین کیناز آزادسازی انرژی فسفوکراتین را تسهیل می‌کند. حال فسفات جداشده برای ترکیب با ادنوزین‌دی‌فسفات و تشکیل آن استفاده می‌شود. این دستگاه انرژی فعالیت‌هایی را شامل می‌شود که از ۳ تا ۱۵ ثانیه است. شما فعالیت یک وزنه‌بردار را در نظر بگیرید که از لحظه بلند کردن وزنه تا رها کردن آن چند ثانیه فعالیت دارد. پس سیستم غالب سوخت و سازی و تولید انرژی چنین ورزش‌هایی سیستم فسفاژن است. در این فرایند اکسیژن هیچ نقشی ندارد و این نوع تولید انرژی از دسته بی‌هوازی است.
دستگاه گلیکولتیک
روش دیگر تولید ATP تجزیه گلوکز است که از طریق فرایند گلیکولیز این اتفاق رخ می‌دهد. گلیکولز عبارت است از تجزیه گلوکز توسط آنزیم‌های گلیکولتیک. گلوکز حدود ۹۹ درصد قند خون را تشکیل می‌دهد که از طریق تجزیه کربوهیدرات مصرفی و تجزیه گلیکوژن خون به دست می‌اید. گلیکوژن نیز از گلوکز ساخته می‌شود و در کبد و عضلات ذخیره می‌شود تا به‌موقع نیاز از آن‌ها استفاده شود. نکته‌ای که باید یادآور شویم این است که این فرایندهای گلیکوژنز (تولید گلیکوژن) و گلیکوژنولیز (تجزیه گلیکوژن) فرایندهای بی‌هوازی است اما خروجی که تولید انرژی در این سیستم دارد اسیدپیرویک است که سرنوشت این خروجی در دستان اکسیژن است. اسیدپیرویک تبدیل به اسیدلاکتیک می‌شود و همان درد عضلانی که بعد از فعالیت‌های کار با وزنه برای مبتدی‌ها یا حرفه‌ای‌ها رخ می‌دهد ناشی از تولید همین ماده در بدن است که نشانه رشد عضلانی است. این سیستم تولید انرژی برای فعالیت‌های شدید و سرعتی که نهایتاً تا ۲ دقیقه به طول می‌انجامد غالب است.
دستگاه هوازی
فرایند پیچیده‌تری که سلول‌های عضلانی به کمک اکسیژن از انواع سوخت‌ها برای تولید انرزی استفاده می‌کند تنفس سلولی (cellular respiration) می‌گویند. در این روش به کمک اکسیژن ما ATP را تولید می‌کنیم. برخلاف روش‌های بی‌هوازی روش هوازی تولید انرژی بسیار زیادی می‌کند بنابراین در فعالیت‌های استقامتی متابولیسم هوازی روش غالب تولید انرژی است. فرایند تولید انرژی هوازی از طریق ۳ فرایند گلیکولیز، چرخه کربس و زنجیره انتقال الکترون رخ می‌دهد.
اگر بیاد داشته باشید در قسمت‌های قبل گفتیم که تولید و تجزیه از طریق گلوکز و گلیکوژن یک فرایند بی‌هوازی است و یک خروجی بنام اسیدپیرویک دارد. اینجا است که نقش اکسیژن حیاتی است. اسیدپیرویک در حضور اکسیژن تبدیل به ترکیبی بنام استیل‌کوآنزیم می‌شود که این ترکیب در چرخه کربس پس از فعل‌وانفعالات شیمایی، ATP تولید می‌کند و خروجی آن کربن و هیدروژن است که کربن به وجود آمده با اکسیژن جفت می‌شود و دی اکسید کربن تولید می‌شود درنهایت از طریق عروق خونی به ریه‌ها می‌رود و دفع می‌شود.
حال سؤال اینجاست که تکلیف هیدروژن چه می‌شود؟
اینجاست که زنجیره انتقال الکترون دست به کار می‌شود. اگر هیدروژن در سلول‌ها بماند سلول‌ها حالت اسیدی به خود می‌گیرند. اینجاست که هیدروژن آزادشده با کوآنزیم‌های NAD و FAD ترکیب می‌شود و این کوآنزیم‌ها اتم‌های هیدروژن را به زنجیره انتقال الکترون حمل می‌کنند در آنجا پروتون و نوترون تجزیه می‌شوند و در نهایت هیدروژن با اکسیژن ترکیب می‌شود و آب تولید می‌شود و از اسیدی شدن سلول جلوگیری می‌کنند.
نتیجه‌گیری
حال شاید به این سؤال شما پاسخ داده باشیم که چرا ورزشکاران حرفه‌ای در روز پس از مسابقات تمرینات سبک و هوازی انجام می‌دهند؟ دلیل چیزی نیست جز جلوگیری از اسیدی شدن عضلات؛ اما شناختن منابع انرژی عضلات و سیستمهای انرژی در ورزش چه فایده‌ای برای یک مربی دارد؟
دانستن این مطالب به یک مربی بدنساز یا آمادگی جسمانی کمک می‌کند تا در بهترین زمان ممکن بار و فشار تمرینی را برای ارتقا سیستمهای سوخت‌وسازی بالا ببرد و کاهش دهد. از طرفی شناسایی سیستمهای انرژی و منابع انرژی عضلات به مربی بدنساز کمک می‌کند تا در بارگذاری مواد غذایی ورزشکاران برای عملکرد بهینه با کنترل مواد دریافتی، ورزشکار را به اوج عملکرد برساند.
در کنار مطالب فوق، افزایش اطلاعات در خصوص تارهای عضلانی نیز مهم است. شناخت انواع تارهای عضلانی یک امر ضروری برای یک مربی یا ورزشکار حرفه‌ای است. برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله انواع تارهای عضلانی را مطالعه کنید.
این ویدیو را نیز مشاهده بفرمایید:
ثبت ديدگاه