Przemiany energetyczne w naszym ciele
Podstawowa znajomość fizjologii oraz przemian i procesów zachodzących w naszym organizmie jest niezmiernie ważna. Pozwoli zrozumieć funkcjonowanie naszego organizmu i dobierać odpowiednie metody treningowe. Każdy wysiłek fizyczny wiąże się z generowaniem energii, która pozwala na wykonywanie pracy mięśniowej. W zależności od tego, jaki cel zamierzamy osiągnąć, nasz organizm sięga po różne zasoby energii.
SPIS TREŚCI:
1. Co to jest energia i skąd ją bierze nasz organizm?
2. System fosfagenowy (ATP-PCr)
5. Przemiany energetyczne – podsumowanie
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
1. Co to jest energia i skąd ją bierze nasz organizm?
Podstawowym związkiem energetycznym w organizmie człowieka jest ATP, czyli adenozynotrifosforan. Jest on zbudowany z adeniny, rybozy oraz trzech reszt fosforanowych.
Reszty fosforanowe są połączone ze sobą za pomocą wysokoenergetycznych wiązań. Konsekwencją powstania energii jest odłączenie się jednej reszty fosforanowej. Powstaje wtedy cząsteczka ADP (adenozynodifosforan), która zawiera już dwie reszty fosforanowe. Organizm szuka różnych sposobów na to, by przywrócić trzecią resztę fosforanową, czyli żeby znów stworzyć ATP. Istnieje wiele sposobów jego odnowy. Podczas deficytu tlenu w organizmie będą to przemiany fosfagenowe oraz glikolityczne beztlenowe. Trzecim sposobem będzie wykorzystanie systemu tlenowego, w którym nad procesami beztlenowymi przeważają procesy tlenowe.
Źródło: Adenosine Triphosphate, oerpub.github.io/epubjs-demo-book/content/m46008.xhtml (05.07.2018).
2. System fosfagenowy (ATP-PCr)
Przed rozpoczęciem wysiłku w naszych mięśniach zgromadzona jest mała ilość ATP. Nasze zapasy ATP pozwalają maksymalnie na dwie sekundy sprintu z maksymalną prędkością. Aby organizm mógł nadal korzystać z energii, stara się ją tworzyć ze związku zwanego fosfokreatyną, która jest magazynowana w komórkach mięśniowych. Posiada ona resztę fosforanową, która jest potrzebna do odtworzenia ATP. Produktem tego procesu jest kreatyna. Pomaga wydłużyć czas pracy do około 8 sekund przy maksymalnym wysiłku. Organizm ratuje się też poprzez uruchomienie procesu, w którym bierze udział enzym zwany kinazą adenylanową. Jest to tryb awaryjny, który polega na stworzeniu z dwóch cząsteczek ADP jednej cząsteczki ATP (trzy reszty fosforanowe) oraz jednej cząsteczki AMP (jedna reszta fosforanowa).
Ten system jest wykorzystywany w sportach takich jak trójbój siłowy, podnoszenie ciężarów, rzuty młotem/oszczepem, skok wzwyż itd. Są to przede wszystkim konkurencje, w których czas maksymalnego wysiłku jest dość krótki. Zawodnicy gier zespołowych, np. siatkówki, korzystają w większości z tego systemu. Mimo że gra trwa przez około godzinę, w jej trakcie wykonuje się dużo zrywów, skoków itp. Trening oparty jedynie na kształtowaniu wytrzymałości bez wykonywania treningu siłowego bazującego na systemie beztlenowym nie powodowałby wzrostu efektywności.
Aby odpowiednio trenować ten system, czas pracy nie może być dłuższy niż 8 sekund. Praca musi być wykonywana z odpowiednią intensywnością (szybkość poruszania/ciężar/dynamika ćwiczenia). Stosunek czasu pracy do czasu odpoczynku powinien wynosić od 1 : 50 do 1 : 100, czyli na 5 sekund pracy z maksymalnym wysiłkiem powinniśmy odpoczywać około 250–500 sekund. Jeśli odpoczynek będzie za krótki, zmieniamy pracę na system glikolityczny beztlenowy krótki, co będzie z czasem kumulowało kwas mlekowy. Konsekwencją tego będzie mniejsza siła, moc, szybkość. Właśnie dlatego przerwy są tak ważne w procesie kształtowania odpowiednich systemów energetycznych zawodnika.
Aby trenować start oraz przyspieszenie w sprincie, po odpowiedniej rozgrzewce wykonujemy 8 serii sprintów z bloków po 40 metrów, z przerwą między nimi wynoszącą 250–500 sekund. Jeśli widzimy, że tempo sprintu maleje, wydłużamy przerwę lub kończymy pracę.
Gdy zapasy fosfokreatyny zostają uszczuplone, nasze ciało aktywuje kolejny system nazywany glikolitycznym. Źródłem zasilania jest zarówno glikogen mięśniowy, jak i wątrobowy, który jest rozkładany. Proces ten nazywamy glikolizą beztlenową. Podczas rozkładu glikogenu następuje wzrost ilości mleczanów w organizmie, czego produktem ubocznym jest kwas mlekowy, który może utrudniać skurcz mięśni. Objawia się to charakterystycznym pieczeniem mięśni. Wskutek poboru glukozy z krwi organizm jest w stanie stworzyć 2 cząsteczki ATP z jednej cząsteczki glukozy. System glikolityczny jest wykorzystywany przez nasze mięśnie podczas pracy z dużą intensywnością, w zakresie 10–60 sekund.
Przykładowymi aktywnościami będą bieg na 200 m/400 m/1000 m, pływanie sprintem na 50 m lub seria uwzględniająca 5–50 powtórzeń. Praca w tym systemie przyniesie zawodnikowi odpowiednie korzyści, dobrze zaadaptowany organizm jest w stanie szybko pozbywać się kwasu mlekowego. Prowadzi to do utrzymania intensywności wysiłku przez dłuższy czas.
Aby odpowiednio trenować w tym systemie, możemy podzielić go na trzy podgrupy.
– Lactic power short – organizujemy serię krótkich, prawie maksymalnych i maksymalnych wysiłków (np. sprint z 95% intensywnością) trwających 3–10 sekund, z krótszymi przerwami wynoszącymi od 15 sekund do 4 minut w zależności od intensywności, liczby powtórzeń czy długości wysiłku. Dzięki temu zawodnik jest w stanie utrzymać generowaną moc podczas kumulacji kwasu mlekowego. Średnia liczba powtórzeń wynosi tutaj 10–20, stosunek czasu pracy do czasu odpoczynku to od 1 : 5 do 1 : 20. Na przykład wykonujemy 15 powtórzeń sprintu trwającego 8 sekund z przerwą między nimi wynoszącą 80 sekund.
– Lactic power long – wykonujemy dużą liczbę powtórzeń z wysiłkiem maksymalnym bądź bliskim maksymalnemu. Czas trwania wysiłku wynosi średnio 10–20 sekund. Obciąża to bardzo układ nerwowo-mięśniowy. Aby zawodnik był w stanie utrzymać odpowiednie tempo wysiłku, stosunek czasu pracy do odpoczynku powinien wynosić odpowiednio od 1 : 40 do 1 : 130. Przerwa jest bardzo długa, aby w kolejnej serii móc wykorzystać w pełni możliwości organizmu bez spadków mocy czy szybkości.
Ten rodzaj wysiłku nie jest ukierunkowany na rozwój długotrwałej wydolności, lecz na utrzymanie mocy generowanej przez zawodnika. Praca w tempie maksymalnym, gdy organizm nie zdążył zneutralizować nadmiaru kwasu mlekowego lub gdy układ nerwowy nie jest sprawny, zwiększa ryzyko kontuzji. Liczba powtórzeń wynosi średnio 1–3.
Przykładowy trening może uwzględniać sprint na 200 m z pełną intensywnością. Wykonujemy 3 serie biegu trwające 15 sekund w maksymalnym możliwym tempie. Czas odpoczynku wynosi około 12 minut. Podczas odpoczynku nie siedzimy, spacerujemy.
– Lactic system (capacity) – czas trwania wysiłku w tym przypadku wynosi 20–60 sekund. Intensywność wysiłku powinna być bliska maksymalnej (80–95%), jednak zacznie ona spadać pod koniec, co jest rzeczą naturalną. Liczba powtórzeń wynosi 2–10. Stosunek czasu pracy do czasu odpoczynku wynosi od 1 : 4 do 1 : 24. Jeśli odpoczynek nie będzie wystarczający i organizm nie zdąży usunąć kwasu mlekowego, w kolejnych seriach osoba trenująca nie będzie pracować nad odpowiednim systemem. Organizm będzie przełączał się na system tlenowy.
Dla przykładu – aby rozwinąć u boksera zdolność tolerancji gromadzącego się kwasu mlekowego, warto wybrać worek bokserski i wyprowadzać uderzenia z dużą mocą i prędkością przez 45 sekund. Należy wykonać 6 serii z przerwą wynoszącą 8 minut.
Już zaledwie po 60–80 sekundach wysiłku organizm zaczyna odtwarzać ATP w systemie tlenowym. Źródłem zasilania staje się nie tylko glikogen, lecz w dalszej kolejności także tłuszcz czy proteiny. Praca w tym systemie nie powoduje zwiększenia ilości kwasu mlekowego, a jeśli już się pojawia, to jest go niewiele. Dzięki temu możemy kontynuować wysiłek przez wiele godzin.
W tym przypadku organizm może produkować ATP na trzy sposoby. Są to:
– cykl Krebsa – w obecności tlenu organizm wytwarza ATP na drodze różnych przemian;
– łańcuch oddechowy – przenosi on elektrony wodoru (odczepione od różnych związków chemicznych w trakcie ich oksydacji) na tlen. Dzięki temu powstają woda oraz energia;
– beta-oksydacja kwasów tłuszczowych – podczas długich aktywności, np. maratonu, źródłem zasilania stają się wolne kwasy tłuszczowe. Podczas ich utleniania powstają nowe źródła ATP.
W ostateczności, gdy organizmowi kończą się już źródła energii z węglowodanów czy tłuszczów, zaczyna czerpać ją z niektórych aminokwasów. Ten proces jest nazywany glukoneogenezą.
Aby odpowiednio trenować ten system, czas pracy wynosi od minuty do aż 2 godzin. Oczywiście można trenować dłużej, jednak w tym artykule wskazujemy optymalny zakres. Stosunek czasu pracy do czasu przerwy wynosi od 1 : 0,3 do 1 : 4. Na przykład na 100 sekund biegu stosujemy tylko 30 sekund przerwy. Przerwa nie jest sugerowana w aktywnościach powyżej 10 minut (steady state).
Jeśli chcemy poprawić nasze VO2 max (maksymalny pobór tlenu), powinniśmy biegać na bieżni lekkoatletycznej w maksymalnym tempie, puls powinien sięgać 95–100% HR max. Biegamy po 2 minuty. Czas przerwy między biegami również powinien wynosić 2 minuty. Wykonujemy 10 serii takich biegów.
5. Przemiany energetyczne – podsumowanie
Trening odpowiedniego systemu energetycznego wymaga od nas odpowiedniej wiedzy. Jeśli nie zadbamy o czas przerwy pomiędzy seriami, będzie się to wiązało z pracą w innym systemie. Trzeba też powiedzieć, że wszystkie systemy rozpoczynają się w tym samym czasie, natomiast każdy z nich dominuje w danym momencie i przy pracy z określoną intensywnością.
Źródło: Energy Systems and their application to training principles, resource.download.wjec.co.uk.s3.amazonaws.com/vtc/2015-16/15-16_30/eng/02-during-the-game/Unit2-energy-systems-and-their-application%20.html (05.07.2018).
W celu odpowiedniego zaplanowania naszych treningów warto skorzystać z poniższej tabeli.
Źródło: Bompa T., Buzzichielli C., Periodization Training for Sports, Champaign 2015, 43.
Dzięki tym informacjom powinniśmy poradzić sobie z odpowiednim dopasowaniem treningu do swoich możliwości. Pamiętajmy, że odpowiednie przygotowanie fizyczne jest niezbędne do pracy z dużą intensywnością. Uchroni nas to przed urazami.
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Fizjologia wysiłku i treningu fizycznego, pod red. Górskiego J., Warszawa 2011, 35–46.
Bompa T., Buzzichielli C., Periodization Training for Sports, Champaign 2015, 37–48.
Zając A. et al., Współczesny trening siły mięśniowej, Katowice 2009, 37–44.
Adenosine Triphosphate, oerpub.github.io/epubjs-demo-book/content/m46008.xhtml (05.07.2018).
Energy Systems and their application to training principles, resource.download.wjec.co.uk.s3.amazonaws.com/vtc/2015-16/15-16_30/eng/02-during-the-game/Unit2-energy-systems-and-their-application%20.html (05.07.2018).
