funkcja mięśni
mięśnie wykorzystują zgromadzoną energię chemiczną z pożywienia, które spożywamy i przetwarzają ją na ciepło i energię ruchu (energię kinetyczną). Energia jest potrzebna, aby umożliwić wzrost i naprawę tkanki, utrzymać temperaturę ciała i pobudzić aktywność fizyczną. Energia pochodzi z pokarmów bogatych w węglowodany, białko i tłuszcze.
źródłem energii, która jest używana do zasilania ruchu skurczu w pracujących mięśniach jest adenozynotrójfosforan (ATP), biochemiczny sposób organizmu do przechowywania i transportu energii. ATP jest wysokoenergetycznym nukleotydem, który działa jako natychmiastowe źródło energii w komórce. Kiedy mięśnie kurczą się, rozkładają ATP w reakcji, która dostarcza energii. Jednak komórki mięśniowe przechowują tylko tyle ATP, aby napędzać kilka sekund maksymalnego skurczu. Gdy zaczyna się skurcz mięśni, tworzenie ATP musi rozpocząć się szybko.
ponieważ produkcja ATP jest tak ważna, komórki mięśniowe mają kilka różnych sposobów jej wytwarzania. Systemy te współpracują ze sobą etapami. Trzy układy biochemiczne do wytwarzania ATP są, w kolejności:
- stosowanie fosforanu kreatyny
- stosowanie glikogenu (glikoliza beztlenowa)
- stosowanie oddychania tlenowego (glikoliza tlenowa lipoliza)
stosowanie fosforanu kreatyny
aby kontynuować pracę, komórki mięśniowe muszą uzupełnić zapasy ATP. Wszystkie komórki mięśniowe zawierają wysokoenergetyczny związek, fosforan kreatyny, który jest szybko rozkładany, aby uzyskać ATP. Ponieważ zapasy fosforanu kreatyny są również ograniczone, ten system energetyczny może utrzymać maksymalną wydajność mięśni tylko przez około 10 sekund. Układ fosfagenowy jest podstawowym źródłem energii podczas bardzo krótkich, szybkich impulsów aktywności, takich jak sprinty.
używając glikogenu (glikolizy beztlenowej)
aby utrzymać wysiłek przez ponad 10 sekund, mięśnie muszą rozkładać źródła paliwa, takie jak węglowodany i tłuszcze, aby zapewnić energię do ponownej syntezy ATP. Metabolizm węglowodanów jest szybszy niż metabolizm tłuszczów. Dlatego węglowodany zapewniają wysoki procent energii podczas treningów o bardzo wysokiej intensywności. Ponieważ węglowodany mogą być metabolizowane beztlenowo, bez tlenu, stają się one żywotnym źródłem energii, gdy dostarczanie tlenu do mięśni nie może nadążyć za popytem.
rozpad węglowodanów w celu dostarczenia energii bez tlenu nazywa się glikolizą beztlenową. Proces ten uwalnia energię bardzo szybko i wytworzy wystarczającą ilość energii, aby trwać około 90 sekund. Ważne jest, że tlen nie jest wymagane, ponieważ zajmuje serce i płuca trochę czasu, aby uzyskać zwiększone dopływ tlenu do mięśni. Glukoza i przechowywane węglowodany w postaci glikogenu w komórkach mięśniowych są rozkładane w wyniku szeregu reakcji, tworząc związek zwany pirogronianem. Proces ten daje dwie do trzech cząsteczek ATP dla każdej cząsteczki glukozy. Produktem ubocznym wytwarzania ATP bez tlenu jest kwas mlekowy, który może gromadzić się w mięśniach podczas szybkiego wysiłku powodując zmęczenie i bolesność.
stosując oddychanie tlenowe
w ciągu dwóch minut od ćwiczeń organizm zaczyna dostarczać pracującym mięśniom tlen. Gdy tlen jest dostępny, pirogronian może być dalej rozkładany tlenowo, aby wytworzyć aż 30 dodatkowych cząsteczek ATP, dzięki czemu metabolizm tlenowy, choć wolniejszy, jest znacznie bardziej wydajny niż metabolizm beztlenowy. Tłuszcze można rozkładać aerobicznie, aby wytworzyć duże ilości ATP. Po energicznych treningach mięśnie uzupełniają zapasy ATP.
oddychanie tlenowe może dostarczać ATP przez kilka godzin lub dłużej, dopóki utrzymuje się podaż glukozy. Glukoza ta może pochodzić z kilku miejsc:
- pozostała podaż glukozy w komórkach mięśniowych
- glukoza z pożywienia w jelicie
- glikogen w wątrobie
- rezerwy tłuszczu w mięśniach
produkcja mleczanu (kwasu mlekowego)
gdy organizm ma dużo tlenu, pirogronian jest przenoszony do tkanki tłuszczowej.szlak tlenowy ulega dalszemu rozkładowi do ATP (pirogronian powstaje w wyniku glikolizy z rozpadu glukozy). Jednak gdy tlen jest ograniczony, organizm tymczasowo przekształca pirogronian w mleczan, co pozwala na dalszy rozkład glukozy – a tym samym produkcję energii -. Pracujące komórki mięśniowe mogą kontynuować ten rodzaj beztlenowej produkcji energii w wysokich tempie przez jedną do trzech minut, w tym czasie mleczan może gromadzić się do wysokich poziomów.
efektem ubocznym wysokiego poziomu mleczanów jest wzrost kwasowości komórek mięśniowych. Te same szlaki metaboliczne, które umożliwiają rozpad glukozy do energii, działają słabo w tym kwaśnym środowisku. Jest to naturalny mechanizm obronny dla organizmu. Zapobiega trwałemu uszkodzeniu podczas ekstremalnego wysiłku, spowalniając kluczowe systemy potrzebne do utrzymania skurczu mięśni. Gdy organizm spowalnia, tlen staje się dostępny i mleczan jest przekształcany z powrotem w pirogronian, umożliwiając kontynuację metabolizmu tlenowego i energii dla regeneracji organizmu po męczącym wydarzeniu.
nagromadzenie mleczanu nie odpowiada za bolesność odczuwaną w dniach następujących po intensywnym wysiłku fizycznym. Raczej produkcja mleczanu i innych metabolitów podczas ekstremalnego wysiłku jest wynikiem pieczenia często odczuwane w aktywnych mięśniach. To często bolesne uczucie pozwala nam również przestać przepracować organizm, wymuszając w ten sposób okres rekonwalescencji, w którym organizm oczyszcza mleczan.
