Naše mišice potrebujejo za svoje delo energijo. Energijo zato, da se lahko gibamo, hodimo, tečemo, dvigujemo uteži oziroma počnemo karkoli fizičnega.

Pa ste se že kdaj vprašali od kod pride ta energija in kako jo mišice dobijo, predelajo za svoje delo? Kaj je neposreden vir energije za mišično delo? Meso in krompir? Verjetno se strinjate, da ne. Ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine? Tudi ne. Neposredni vir energije za delovanje mišic je adenozin trifosfat, na kratko ATP.

Telesni sistemi za pridobivanje ATP-ja

V nadaljevanju je opisano, kako se med seboj prepletajo in njihova pomembnost pri različnih športnih aktivnostih.

battery charging full iconAdenozin trifosfat – ATP 

Kot že rečeno, mišice za delovanje potrebujejo energijo, to pa dobijo iz visokoenergijskih molekul ATP. ATP je pravzaprav vir energije za vse telesne celice, ne le mišične. Če si torej mišice ali katerikoli drug organ predstavljamo kot motor, je ATP gorivo, ki ta motor poganja.

ATP oz. adenozin trifosfat je sestavljen iz adenozina in treh neorganskih fosfatnih skupin (od tod ime trifosfat), ki so povezane s kemičnimi vezmi, v katerih je shranjena energija. Največ energije je shranjene v vezi med drugo in tretjo fosfatno skupino, ki se sprosti, ko se vez prekine oz. odcepi zadnji fosfat. To sproščeno energijo lahko celica nato porabi za svoje delovanje (mišična celica npr. za krčenje). Ko se torej fosfatna skupina odcepi od ATP, se sprosti energija, pri tem pa nastane adenozin difosfat (ADP) in prosta fosfatna molekula. V nekaterih primerih se lahko odcepi še en fosfat, da ostane le adenozin monofosfat (AMP).

Ker so zaloge ATP omejene, mora ATP – da lahko telo deluje nemoteno – seveda tudi nastajati. ATP nastaja iz ADP in prostih fosfatnih skupin med presnovnimi kemičnimi reakcijami, med katerimi se energija shrani v kemične vezi med fosfati. V nadaljevanju bodo predstavljeni energetski sistemi za proizvodnjo ATP.

Energetski viri za regeneracijo ATP

battery charging full icon  Kreatin fosfat – PCr 

Kreatin fosfat (tudi fosfokreatin ali PCr) je, podobno kot ATP, visokoenergijska molekula v telesu, ki se lahko s pomočjo encima kreatin kinaze razcepi na kreatin in fosfatno skupino, ki se nato lahko porabi za sintezo ATP iz ADP (ADP + P = ATP). V telesu je približno 120g kreatin fosfata, večinoma v mišičnem tkivu.

battery charging full icon  Ogljikovi hidrati – OH 

Določen del energije zaužijemo z ogljikovimi hidrati. OH so snovi, ki so sestavni del hrane, ki jo vnašamo v telo. Za našem organizmu so pomembni predvsem kot glavni vir energije. Čeprav so zaužiti ogljikovi hidrati različnih vrst, jih telo vedno prebavi in nato presnovi v eno samo obliko – glukozo. Po zaužitju ogljikovih hidratov se tako poveča koncentracija glukoze v krvi. Ta se lahko nato v jetrih in mišicah pretvori v glikogen (v mirovanju), ali pa vstopi neposredno v energetski sistem za proizvajanje ATP. Neposredno v energetski sistem lahko vstopi tudi mišični glikogen, jetrni glikogen pa se mora najprej razgraditi do glukoze, ki nato po krvi potuje do mišic, kjer se lahko porabi za pridobivanje ATP.

battery charging full icon Maščobe – M 

Maščobe so snovi, ki so sestavni del živil. So hranljive snovi, ki jih vnašamo v naše telo in imajo v telesu številne pomembne vloge kot je: tvorba energije, izgradnja celične stene, transport vitaminov, nastajanje hormonov, in transport snovi. V telesu so shranjene predvsem v podkožnem maščobnem tkivu, bolj natančno v maščobnih celicah. Večino teh maščob predstavljajo trigliceridi, ki nastanejo iz glicerola in prostih maščobnih kislin, v katerih je shranjen glavni del energije trigliceridov.

Maščobe se za proizvajanje ATP porabljajo težje in počasneje kot ogljikovi hidrati, saj se morajo trigliceridi najprej presnoviti do glicerola in prostih maščobnih kislin, šele slednje pa lahko vstopijo v energetski sistem za proizvajanje ATP-ja. In kot bomo videli v nadaljevanju, je tudi v energetskem sistemu energijo iz prostih maščobnih kislin možno dobiti le po najdaljši poti. To počasno pridobivanje je tudi vzrok, da so maščobe neprimerno gorivo za kratke in zelo intenzivne telesne aktivnosti.

battery charging full icon Beljakovine – B 

Beljakovine so snovi, ki so sestavni del živil, ki jih vnašamo v telo. V telesu imajo številne funkcije kot je izgradnja in obnova mišičnega tkiva in celic organizma, rast las, nohtov, kože, vpliv pri izgradnji hormonov in encimov, vpliv na imunsko odpornost organizma, transport hranljivih snovi v celice in so pomemben vir energije v organizmu, ko ni na voljo drugih virov (OH in M). Kot energetski vir se lahko beljakovine porabljajo med dolgotrajno telesno aktivnostjo in stradanjem, vendar se morajo pred tem razgraditi na aminokisline, te pa nato presnoviti v glukozo ali katero od drugih snovi, ki lahko vstopijo v energetske sisteme za pridobivanje ATP. K skupni proizvodnji ATP beljakovine prispevajo zelo majhen delež (okrog 5%), le pri zelo dolgotrajni aktivnosti ali stradanju se lahko delež poveča na okrog 18%.

Energetski sistemi za proizvajanje ATP

Obstajajo trije energetski sistemi za proizvajanje ATP. Kateri sistem bo doprinesel največ k proizvodnji ATP, je odvisno od več dejavnikov, med najpomembnejše pa sodita intenzivnost in dolžina vadbe. Šprinter bo tako za svoj tek večino energije dobil iz drugega sistema kot npr. maratonec.

fire icon ANAEROBNI ALAKTATNI oz. ATP + PCr sistem 

Kreatin fosfat oz. fosfokreatin (PCr) je visokoenergijska molekula, ki se lahko s pomočjo encima kreatin kinaze razcepi na kreatin in fosfatno skupino, ki se nato lahko porabi za sintezo ATP iz ADP. Prvih 5 sekund vadbe (ne glede na intenzivnost) je to edini sistem za obnovo ATP. V telesu je le za nekaj sekunde vadbe ATP-ja, po tem času pa morajo začeti sodelovati sistemi za proizvodnjo. ATP-PCr sistem lahko vzdržuje maksimalno intenzivno vadbo še 5 do 8 sekund, skupaj torej od 10 do 15 sekund. Po tem času mora proizvodnjo večine ATP-ja prevzeti glikolitični sistem.

fire iconANAEROBNI LAKTATNI oz. GLIKOLITIČNI sistem 

Ko ATP-PCr sistem ne more več zagotavljati dovolj ATP-ja, morata to vlogo prevzeti anaerobni glikolitični (oz. laktatni) in aerobni (oz. oksidativni) sistem. A preden se lotimo opisa teh dveh sistemov, se na kratko ustavimo pri terminologiji:

1. Aerobni proces = proces, ki poteka ob prisotnosti kisika
2. Anaerobni proces = proces,  ki poteka brez kisika
3. Glikoliza = presnovni proces glukoze, pri katerem nastaneta neto 2 mola ATP/mol glukoze
4. Končni produkt glikolize je piruvat. Če na razpolago NI dovolj kisika, se ta nadalje spremeni v mlečno kislino oz. sol mlečne kisline – laktat, drugače pa v acetil koencim A, ki nato vstopi v proces, ki se imenuje Krebsov cikel. Včasih se je celotnemu procesu, v katerem nastane laktat, reklo anaerobna glikoliza; če se je proces nadaljeval s Krebsovim ciklom, pa aerobna glikoliza. To poimenovanje je zavajujoče, saj prisotnost oz. neprisotnost kisika ne vpliva na glikolizo, ampak samo na končni produkt glikolize (piruvat). Bolj zadovoljivo poimenovanje je hitra glikoliza (prej anaerobna) in počasna glikoliza (prej aerobna).

Kot že samo ime pove, je proizvodnja ATP-ja s hitro glikolizo hitrejša, vendar pa ima to tudi svojo ceno: v procesu nastaja laktat, ki je eden od dejavnikov mišične utrujenosti.

ATP-PCr sistem vzdržuje proizvodnjo ATP približno prvih 15 sekund, nato proizvodnjo postopoma prevzema anaerobni laktatni sistem. Po približno 30 sekundah večina ATP-ja prihaja iz tega sistema, po približno 45 sekundah pa začne delež ATP-ja iz tega sistema upadati, proizvodnjo pa začne prevzemati oksidativni sistem.

fire icon OKSIDATIVNI sistem 

Oksidativni sistem je glavni sistem za proizvodnjo ATP v mirovanju in med nizkointenzivno, dolgotrajno vadbo. Sestavljajo ga trije procesi: počasna glikoliza, Krebsov cikel in dihalna veriga. Oksidativni sistem je v primerjavi s prejšnjima dvema precej počasnejši, vendar pa lahko vzdržuje proizvodnjo ATP skoraj neomejeno dolgo oz. tako dolgo, dokler je na voljo dovolj hranilnih snovi.

Za razliko od anaerobnega laktatnega sistema, pri katerem lahko ATP nastaja le s presnavljanjem glukoze (glikoliza), lahko oksidativni sistem presnavlja tudi maščobe. Telesne maščobe najprej razpadejo na glicerol in proste maščobne kisline, slednje pa se v procesu beta oksidacije reducirajo do acetil koencima A in vodika. Acetil koencim A nato vstopi v Krebsov cikel in od tod je presnova maščob enaka presnovi glukoze. Kar se tiče pridobivanja ATP, je glavna razlika med glukozo in maščobami v tem, da pri presnovi maščob nastane bistveno več acetil koencima A in vodika in posledično tudi ATP, vendar je za to potrebno tudi bistveno več kisika. To dejstvo pride do izraza npr. pri dolgotrajnih aktivnostih (npr. maraton); ko začne v telesu primanjkovati ogljikovih hidratov, vedno več ATP nastaja iz maščob, vendar se pri tem porablja tudi več kisika. To pomeni, da se mora za zagotovitev potrebnega kisika in energije intenzivnost aktivnosti zmanjšati. Na to lahko vplivamo s primernim treningom.

Prepletanje energetskih sistemov

Pri proizvodnji ATP vedno sodelujejo vsi trije sistemi. To velja tudi pri telesni vadbi, ne glede na njeno intenzivnost in trajanje. Razlika pri različnih intenzivnostih in trajanju je le v tem, kateri od sistemov prispeva največ ATP.

V spodnji tabeli je predstavljen približen doprinos energetskih sistemov k skupni proizvodnji ATP pri nekaterih športih.

OGLEJTE SI TUDI:

Protivnetna piramida Kaj nam sporoča bolečina? Zdravje je v naših rokah Prisluhnimo telesu z dotikom