Temat: FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO

Temat ma wyjaśnić osobą ćwiczącym dla zdrowia zasady wytwarzania energii. Jak spalane są tłuszcze? Co to jest kwas mlekowy? I że pojęcie ZAKWASY, jest błędne :)

Energia powstaje dzięki rozpadowi substancji chemicznej o nazwie adenozyntrifosforan (ATP).
ATP to mała cząsteczka składająca się z adenozynowego „szkieletu” sprężonego z trzema resztami fosforanowymi. Energia jest uwalniana, gdy odrywa się jedna z grup fosforanowych. Kiedy ATP traci jedną z tych grup, zmienia się w adenozynodifosforan (ADP).

1) A-P-P-P ATP 2) ATP = ADP + P + ENRGIA (Równowaga ATP i ADP)

Ciało dysponuje trzema głównymi systemami energetycznymi, których może użyć do różnych typów aktywności fizycznej. Nazywają się one:

1) Szlak ATP-PC (system fosfagenowy),
2) Glikoliza beztlenowa (glikoliza mleczanowa) ,
3) Przemiana tlenowa – obejmująca przemianę glikoli tyczna (utylizację węglowodanów) i lipolityczną (utylizacja tłuszczów)

Szlak ATP-PC
Szlak ten dominuje podczas maksymalnych wysiłków fizycznych, które trwają do 6 sekund, zużywa ATP i zgromadzoną w komórkach mięśniowych fosfokreatynę (PC). Szlak ATP-PC wykorzystywany jest na przykład podczas 20 – metrowego sprintu, bardzo intensywnych ćwiczeń na siłowni albo w trakcie skoku (w dal, wzwyż). Fosfokreatyna to wysokoenergetyczny związek chemiczny, powstający z kreatyny i reszty fosforanowej. Fosfokreatynę można uważać za swego rodzaju zapas ATP. Jej zdaniem jest szybka regeneracja ADP do ATP. PC rozkłada się na kreatynę i nieograniczony fosforan. Szlak ATP – PC bardzo szybko uwalnia energię, jednak zasoby tych związków są bardzo ograniczone. Do produkcji dalszej energii organizm wykorzystuje inne substraty, takie jak glikogen albo tłuszcze.

(Kreatyna jest związkiem chemicznym, który w pewnej ilości powstaje w sposób naturalny w ludzkim organizmie, aby dostarczyć mu energii. Kreatyna produkowana jest głownie w wątrobie z aminokwasów: glicyny, argininy, metioniny. Z wątroby krew transportuje kreatynę do komórek mięśniowych, gdzie łączy się ona z fosforanem, tworząc fosfokreatynę – PC. Kreatynę można również pozyskać ze spożycia m.in. ryb (tuńczyk, łosoś, dorsz), wołowiny i wieprzowiny (około 3-5g kreatyny na kilogram surowej ryby lub mięsa).

Szlak beztlenowy – szlak glikoli tyczny.

Glikoliza beztlenowa włącza się natychmiast, gdy zaczynasz bardzo intensywnie ćwiczyć. Dominuje on podczas wysiłków fizycznych trwających do 90 sekund, takich jak trening siłowy lub szybki bieg na dystansie 400-800 metrów. Zapotrzebowanie na energię, utylizacja glukozy zachodzi bez udziału tlenu. Po 30 sekundach bardzo intensywnego wysiłku, glikoliza beztlenowa pokrywa aż do 60% wydatkowanej energii, po 2 minutach zaś jej udział spada do 35%.

Beztlenowa glikoliza jako substratu używa glukozy z glikogenu mięśniowego. Glikogen rozpada się na cząsteczki glukozy, który wobec braku tlenu szybko przekształca się w ATP i kwas mlekowy. Każda cząsteczka glukozy tworzy w warunkach beztlenowych tylko dwie cząsteczki ATP, toteż na dłuższą metę system ten jest bardzo nieefektywny. W takich warunkach zasoby glikogenu w mięśniach szybko się wyczerpują. Stopniowe kumulowanie się kwasu mlekowego powoduje zmęczenie i uniemożliwia dalszą kurczliwość mięśni. W przeciwieństwie do popularnego przekonania, to nie kwas mlekowy, lecz wzrost protonów wodoru i kwasowości powoduje uczucie „wypalenia” podczas treningu albo po intensywnych ćwiczeniach fizycznych.

Szlak tlenowy

Szlak tlenowy może wytworzyć ATP z rozkładanych węglowodanów (przez glikolizę) i tłuszczów (przez lipolizę) w obecności tlenu. Kiedy zaczynasz ćwiczyć, początkowo wykorzystujesz szlak ATP – PC i beztlenowy glikoli tyczny, po kilku minutach twoje zapasy energetyczne stopniowo jednak „przełączają się” na system tlenowy.
Większość rozkładanych w glikozie tlenowej węglowodanów pochodzi z glikogenu mięśniowego. Dodatkowa glukoza z krwiobiegu bywa wykorzystywana , gdy ćwiczenia trwają ponad godzinę i gdy spada stężenie glikogenu w mięśniach. Zazwyczaj po dwóch godzinach bardzo intensywnych ćwiczeń o (intensywności ponad 70% VO2max) wyczerpuje się niemal cały zapas glikogenu mięśniowego. Glukoza dostarczona z krwiobiegu zostaje wówczas użyta jako substrat dla mięśni wraz rosnącą ilością wykorzystywanych tłuszczów. Glukoza może pochodzić z glikogenu mięśniowego lub wątrobowego.

Podczas ćwiczeń tlenowych (aerobowych) zapotrzebowanie na energię jest mniejsze niż podczas aktywności beztlenowej (anaerobowej), organizm ma zatem więcej czasu na przetransportowanie dostatecznej ilości tlenu z płuc do mięśni oraz na wygenerowanie ATP – z glukozy przy użyciu tlenu. W tych okolicznościach jedna cząsteczka glukozy dostarcza aż do 38 cząsteczek ATP i z tego względu tlenowa produkcja energii jest około 20 razy efektywniejsza niż produkcja beztlenowa. Ćwiczenia beztlenowe wykorzystują jedynie glikogen, podczas gdy ćwiczenia tlenowe – zarówno glikogen, jak i tłuszcze. Dlatego te ostatnie ćwiczenia można wykonywać dłużej. Niestety, drogą tlenową energia tworzy się wolniej. Tłuszcze jako źródło energii wykorzystywane są tylko na drodze tlenowej, gdy potrzeby energetyczne organizmu są stosunkowo niskie.

Intensywność ćwiczeń aerobowych określamy poprzez np. VO2 max czyli maksymalny pułap tlenowy

lub poprzez HR czyli tętno. Jak obliczyć HR max  220 – wiek ćwiczącego czyli dla osoby wieku 50 lat będzie to 170HR i jest HR max czyli 100%
• 50-60% maks. częstotliwości tętna Idealne dla początkujących, wzmocnienie układu krążenia
• 60-70% maks. częstotliwości tętna Idealna do redukcji masy ciała
• 70-80% maks. częstotliwości tętna Strefa aerobowa, idealna dla doskonalenia wytrzymałości
• 80-90% maks. częstotliwość tętna Strefa anaerobowa: nie można w całości pokryć zapotrzebowania organizmu na tlen. W tej strefie trenują sportowcy wyczynowi.
• 90-100% maks. częstotliwość tętna Strefa zagrożenia dla zdrowia.

Podczas ćwiczeń tlenowych zużycie węglowodanów w porównaniu z tłuszczami warunkowane jest szeregiem czynników. Najważniejszymi z nich są:

1) intensywność ćwiczeń,
2) czas trwania ćwiczeń,
3) twój poziom kondycji,
4) twoja dieta przed ćwiczeniami.

Intensywność
Im bardziej intensywne ćwiczenia, tym większe zużyci glikogenu mięśniowego. Podczas ćwiczeń beztlenowych energię produkują szlaki ATP-PC i beztlenowy glikoli tyczny. Zatem na przykład podczas biegów sprinterskich, ciężkiego treningu siłowego i krótkich maksymalnych zrywów, w takich dyscyplinach jak futbol czy rugby, głównymi substratem energetycznym jest glikogen mięśniowy.

Podczas ćwiczeń tlenowych energię czerpiesz zarówno z glikogenu mięśniowego i tłuszczów. Trening o niskiej intensywności (poniżej 50% VO2max) oznacza korzystanie głównie z tłuszczów. Kiedy zwiększasz intensywność ćwiczeń, na przykład poprzez przyspieszenie podczas biegu, zużywasz więcej glikogenu niż tłuszczów. Podczas ćwiczeń umiarkowanie intensywnych (50-70% VO2max) glikogen mięśniowy dostarcza około połowy twojego zapotrzebowania energetycznego, a reszta pochodzi z tłuszczów. Gdy intensywność twoich ćwiczeń przewyższa 70% VO2max, spalanie tłuszczów spada, a wzrasta wykorzystywanie glikogenu mięśniowego. W takiej sytuacji glikogen pokrywa co najmniej 75% twojego zapotrzebowania energetycznego.

Czas trwania

Glikogen mięśniowy nie może dostarczać energii bez końca, ponieważ organizm gromadzi go w stosunkowo niewielkiej ilości. W miarę jak kontynuujesz ćwiczenia, twoje zapasy glikogenu w mięśniach coraz bardziej się wyczerpują, a wówczas wrasta przetwarzanie w energię glukozy z krwi.
Przeciętnie człowiek ma wystarczająco dużo glikogenu w mięśniach, aby wytworzyć energię na 90-180 minut ćwiczeń; im intensywniejsze ćwiczenia, tym szybciej twoje zapasy glikogenu mięśniowego się kończą. Podczas treningu interwałowego, czyli mieszanki ćwiczeń wytrzymałościowych i beztlenowych, zapasy glikogenu w mięśniach wyczerpią się po 45-90 minutach. Podczas treningu z przewagą ćwiczeń beztlenowych glikogen mięśniowy wyczerpuje się w 30-45min. Kiedy zapasy glikogenu w mięśniach się wyczerpią, w tworzeniu energii bierze udział białko.

Poziom kondycji

W wyniku treningu tlenowego twoje mięśnie stopniowo przystosowują się do większego wysiłku, dzięki czemu poprawisz swoje wyniki, rośnie też zdolność organizmu do zużywania tłuszczów jako paliwa. Trening tlenowy zwiększa aktywność enzymów takich lipaza, co oznacza, że twój organizm zaczyna skutecznej rozkładać tłuszcze na kwasy tłuszczowe i glicerol. Lepsza kondycja tlenowa umożliwia szybsze rozkładanie tłuszczu, pozwalając tym samym oszczędzać glikogen. Jest to ważne, ponieważ glikogenu posiadamy znacznie mniej niż tłuszczów. Poprzez zużywanie proporcjonalnie większej ilości tłuszczów będziesz w stanie ćwiczyć dłużej, zanim glikogen mięśniowy się wyczerpie i zaczniesz odczuwać zmęczenie.
Każda aktywność fizyczna wykorzystuje wszystkie trzy szlaki energetyczne – w większym lub mniejszym stopniu. Nigdy nie dochodzi do sytuacji, w której używany jest wyłącznie jeden szlak energetyczny, inaczej mówiąc energia zawsze pochodzi z każdego z trzech szlaków energetycznych. Wszystkie rodzaje aktywności wykorzystują ATP, który zawsze rozpada się na ADP i nieorganiczny fosforan. Beztlenowa glikoliza i tlenowa produkcja energii zależą od intensywności ćwiczeń.

Na przykład podczas kształtowania siły eksplozywnej i ćwiczeń szybkościo-siłowych trwających do 5 sekund, takich jak początek sprintu, najważniejszym źródłem energii są istniejące zapasy ATP. W przypadku ćwiczeń wymagających dużej siły i szybkości, trwających 5-30sekund, czyli przykładowo biegu na 100-200 metrów, najważniejszym źródłem energii jest szlak ATP-PC i glikogen mięśniowy, który jest rozkładany w procesie glikolizy beztlenowej. Podczas treningu wytrzymałościowego, na przykład biegu na 400-800 metrów, najważniejszym źródłem energii jest glikogen mięśniowy, a ATP jest wytwarzane zarówno podczas glikolizy beztlenowej, jak i tlenowej. W ćwiczeniach tlenowych, takich jak bieg na 5-10 km, najważniejszym źródłem energii jest glikogen mięśniowy, z którego ATP, powstaje na drodze glikolizy beztlenowej. A podczas ćwiczeń tlenowych trwających 2h albo dłużej (np. pół maraton lub maraton), głównymi substratami energetycznymi są: glikogen mięśniowy, glikogen wątrobowy, tłuszcz śródmięśniowy oraz tłuszcz z tkanki tłuszczowej.

Kiedy zaczynasz ćwiczyć, co najmniej przez kilka sekund energia produkowana jest bez udziału tlenu, zanim twój oddech i tempo skurczów serca dopasują się do potrzeb energetycznych. Wówczas wytwarza się kwas mlekowy. Im intensywniej pracują serca i płuca, tym więcej tlenu dociera do różnych części ciała. Wtedy może następować tlenowy rozpad węglowodanów i tłuszczów. Jeśli ćwiczysz dość spokojnie (czyli kiedy podaż tlenu pokrywa zapotrzebowanie), kwas mlekowy, który wcześniej się wytworzył, może zostać zutylizowany.

W miarę jak kontynuujesz ćwiczenia aerobowe, organizm otrzymuje coraz więcej tlenu i więcej tłuszczów jest rozkładanych na kwasy tłuszczowe, które docierają wraz z krwią do komórek mięśni, po czym – przy udziale tlenu – rozpadają się, wytwarzając energię.

W efekcie szlak beztlenowy ma większe znaczenie w pierwszych kilku minutach ćwiczeń, czyli zanim powolniejszy szlak tlenowy włączy się w produkcję energii.

Przez pierwsze 5-15 minut ćwiczeń (zależnie od twojej wydolności tlenowej) głównym źródłem energii są węglowodany (czyli glikogen). W miarę upływu czasu do mięśni trafia coraz więcej tlenu i wykorzystujesz proporcjonalnie mniej węglowodanów, a więcej tłuszczów.
Z drugiej strony, jeśli zaczniesz ćwiczenia bardzo intensywnie (na przykład szybki bieg), kwas mlekowy szybko gromadzi się w mięśniach. Podaż tlenu nie pokrywa zapotrzebowania, co sprawia, że kwas mlekowy gromadzi się w mięśniach i we krwi i dlatego bardzo szybko odczuwasz zmęczenie. W tym momencie musisz zmniejszyć tempo i biec wolniej lub się zatrzymać. Nikt nie jest wstanie długo biec sprintem.

Jeśli podczas wyścigu albo treningu zaczniesz bieg na długim dystansie zbyt szybkim tempie, wcześnie poczujesz zmęczenie i zostaniesz zmuszony do znacznej redukcji tempa. Rozgrzewaj się zawsze przed rozpoczęciem wyścigu (spacer, powolny jogging bądź też specjalne łagodne ćwiczenia rozruchowe), aby serce i płuca mogły zacząć pracować nieco intensywniej, a do mięśni dotarło więcej tlenu. Zacznij wyścig od tempa umiarkowanego i stopniowo zwiększaj prędkość. Uchronisz się wówczas przed dużym ubytkiem tlenu i unikasz szybkiego wyczerpania zapasów glikogenu. W ten sposób utrzymasz optymalne tempo przed dłuższy czas.

Szlak beztlenowy można również „przerwać”, ażeby wspomóc produkcję energii, na przykład kiedy zapotrzebowanie na nią chwilowo przewyższa podaż tlenu w organizmie. Jeżeli biegniesz pod górę w tym samym tempie co na płaskim terenie twoje zapotrzebowanie energetyczne wzrasta. Organizm wytworzy dodatkową energię poprzez beztlenowy rozkład glukozy. Można jednak ten stan utrzymać tylko przez krótki czas, ponieważ równocześnie zaczyna się akumulować kwas mlekowy. Kwas mlekowy można następnie usunąć przy użyciu tlenu – na przykład zbiegając ze wzgórza.

Ta sama zasada znajduje zastosowanie podczas szybkich zrywów w treningu interwałowym, gdy energia produkowana jest na drodze beztlenowej. Kwas mlekowy gromadzi się w trakcie zrywów, a w trakcie okresów odpoczynku jest utylizowany.
(Kwas mlekowy produkowany przez mięśnie nie jest jedynie niepotrzebnym produktem ubocznym. Tworzy on wartościowe paliwo. Kiedy ćwiczysz mniej intensywnie lub przestajesz ćwiczyć, część kwasu mlekowego może zostać przekształcona w kwas pirogronowy, który zostaje następnie – w obecności tlenu może przejść w ATP; innymi słowy z kwasu mlekowego produkowane jest też ATP, czyli wartościowe paliwo dla ćwiczeń tlenowych (aerobowych). Kwas mlekowy może trafić wraz z krwią z mięśni do wątroby, gdzie zostanie przekształcony z powrotem w glukozę i znów trafi do krwioobiegu lub będzie gromadzony w wątrobie jako glikogen (proces ten nazywa się glukoneogenenzą). Ten mechanizm usuwania kwasu mlekowego z mięśni określa się mianem „przenoszenia kwasu mlekowego”.

Zjawisko to wyjaśnia, że ból i sztywność mięśni, których doświadczmy po intensywnym treningu, nie zostały spowodowane akumulacja kwasu mlekowego. Kwas mlekowy jest zwykle przetworzony już w ciągu 15 minut od zakończenia ćwiczeń.

Zjawisko bólu i sztywności mięśni po intensywnych treningach, w fizjologii nazywane jest „DOMS” czyli z ang. „delayed onset of muscle soreness”. DOMS to opóźnione bóle mięśni wywołane uszkodzeniem komórek mięśniowych, procesem zapalnym zachodzącym w mięśniu oraz obrzęk komórek mięśniowych czyli po prostu mikrouszkodzenia włókien mięśniowych.

PS. Przed ćwiczeniami na siłowni weź sobie zajęcia z instruktorem, by Ci wszystko wyjaśnił i dopilnował byś ćwiczył poprawnie. Jeżeli ktoś szuka kogoś w Krakowie to chętnie pomogę kontakt na priv.Michał Gawor edytował(a) ten post dnia 22.08.10 o godzinie 11:14