تحويل الطاقة أثناء التمرين

جسم الإنسان آلة متطورة. مثل أي آلة أخرى، يحتاج جسم الإنسان إلى الوقود لتوفير الطاقة لتشغيله دون توقف، وخاصة لممارسة التمارين الرياضية، التي تستهلك طاقة أكثر بـ 200 مرة على الأكثر من الأنشطة الهادئة. نحن نعلم أن الطعام الذي نتناوله كل يوم هو الوقود، ولكن كيف يتم توليد الطاقة وتحويلها بالضبط؟ إنها في الواقع عملية طويلة ومعقدة. من خلال الجهاز الهضمي وسلسلة من عمليات التمثيل الغذائي، سيتم تحويل العناصر الغذائية الموجودة في الطعام إلى ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) - وهو المركب الوحيد الذي يزود خلايانا بالطاقة.

من تطور الخلايا إلى تقلصات العضلات المتفجرة في حالة ممارسة التمارين الرياضية، يعمل ATP على تنشيط جميع عمليات الجسم. يتكون من الأدينوزين وثلاث مجموعات فوسفات. يطلق ATP الطاقة فقط عندما يتم تحلله بواسطة الإنزيمات الموجودة في جميع خلايانا، وخاصة في ألياف العضلات. أثناء التحلل المائي، يطلق جزيء ATP الطاقة لتشغيل عضلاتنا. ومع ذلك، تحتوي الألياف العضلية على كمية محدودة جدًا من ATP. عندما نمارس الرياضة، سيتم استنفاد قوتها في حوالي 2-3 ثواني. من أجل الاستمرار في التمرين، تستخدم ألياف العضلات عدة آليات أخرى لإنتاج وتحريك وتخزين ATP اعتمادًا على شدة ومدة نشاط العضلات، بما في ذلك ATP الحر ونظام الفوسفاجين، وتحلل السكر، والفسفرة التأكسدية.

أولاً: الـATP الحر ونظام الفوسفاجين--متفجر، سريع، قصير المدة

يعد ATP الحر ونظام الفوسفاجين أسرع طريقة لإنتاج ATP. عندما يبدأ التمرين، يتم استنفاد ATP المجاني والمتاح بسرعة. وفي الوقت نفسه، سوف يتحلل الفوسفوكرياتين، المخزن أصلاً في ألياف العضلات، ويطلق الطاقة في نفس الوقت. يمكن للطاقة المنطلقة أن تساعد ADP على إعادة تصنيع ATP. ومع ذلك، لا يتم تخزين ATP أو فسفوكرياتين بشكل كبير في العضلات. ونتيجة لذلك، فإن هذا النظام لا يدوم طويلاً ولكنه يوفر قدرًا كبيرًا من الطاقة خلال الثواني القليلة الأولى من التمارين عالية الكثافة مثل سباق السرعة.

ثانيًا: نظام تحلل السكر--قوة ووقت متوسطان

ينتج هذا النظام بشكل أساسي الـATP من الجلوكوز (الذي يأتي من معظم الأطعمة والفواكه التي تتناولها) من خلال سلسلة من التفاعلات. يحدث ذلك عندما يكون ATP والفوسفوكرياتين على وشك النفاد. على الرغم من أنه يدوم لفترة أطول من النظام السابق، إلا أن نظام تحلل السكر يمكن أن يستمر لمدة 30 ثانية فقط بسبب الاحتياطيات المحدودة من الجلوكوز والمواد الأخرى المعنية.

ثالثًا: الفسفرة التأكسدية--بطيئة ولكنها طويلة الأمد

ركز توضيحنا حتى الآن على الطاقة التي تأتي من الغذاء، لكنه أهمل حاجة أساسية أخرى لجسم الإنسان -الأكسجين. أثناء التمرين، نلهث للحصول على الكثير من الهواء، لكن كلا من نظام ATP-PC ونظام تحليل السكر هما نظامان لاهوائيان (لا يحتاجان إلى أكسجين). وهذا يعني أن كل الأكسجين الذي نستنشقه يستخدم في نظام الطاقة الأبطأ ولكن الأكثر موثوقية وكفاءة - الفسفرة التأكسدية.

ينتج الفسفرة التأكسدية ATP بمساعدة الأكسجين والطاقة الناتجة عن هضم واستقلاب الكربوهيدرات أو الدهون أو البروتين. تتم العملية برمتها في الأغشية الداخلية للميتوكوندريا. ويسمى الفسفرة التأكسدية لأن الأكسجين مطلوب لشحن غشاء الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك، يوفر تفاعل دورة كريبس الطاقة لإنتاج ATP من ADP والفوسفات غير العضوي. يستخدم الفسفرة التأكسدية الدهون كوقود في المقام الأول، ولكن عندما لا تكون الدهون كافية، فقد يستخدم الكربوهيدرات أو الأحماض الأمينية بدلاً من ذلك.

تستغرق عملية الفسفرة التأكسدية وقتًا طويلاً نظرًا لتعقيدها. إذا لم يكن التمرين الذي نقوم به مكثفًا جدًا، مثل الركض أو المشي السريع، فسيتم استهلاك ATP بسرعة أبطأ، مما يتيح مزيدًا من الوقت لإعادة تخليق ATP. لذلك، طالما أننا نحصل على إمدادات كافية من الأكسجين والسكر والبروتين والدهون، فإن الطاقة الناتجة عن نظام الفسفرة التأكسدية يمكن أن تحافظ على هذه التمارين لفترة طويلة.

الأنظمة الثلاثة المذكورة أعلاه ليست منقسمة ولكنها متشابكة. وبينما يمسك أحدهم بعجلة القيادة، قد يقدم الآخران القليل من المساعدة. إنهما يوفران معًا الطاقة لجميع تماريننا وأنشطتنا.