Skąd się bierze energia? Beztlenowe systemy energetyczne

Człowiek do swojego prawidłowego funkcjonowania potrzebuje energii. W ludzkim organizmie przejawia się ona w postaci tak zwanego ATP (adenozynotrifosforanu). Jest to związek organiczny, który przechowuje energię powstałą w komórkach na drodze oddychania komórkowego. Stężenie ATP w ustroju waha się w przedziale między 1 a 10 mmol/l. Z kolei jego całkowita ilość w organizmie wynosi około 80-100 gramów. Energia niezbędna do prawidłowego funkcjonowania ludzkiego organizmu jest wytwarzana z tak zwanych substratów energetycznych. Zalicza się do nich przede wszystkim: fosfokreatynę, węglowodany (glikogen mięśniowy i wątrobowy oraz glukozę) oraz tłuszcze.

Rodzaje przemian energetycznych

Rodzaj substratów energetycznych wykorzystywanych przez pracujące mięśnie do wytwarzania energii zależy od wielu czynników. Zalicza się do nich między innymi: rodzaj wysiłku fizycznego (tlenowy/beztlenowy), czas jego trwania, intensywność, dostępność substratów energetycznych, stopień wytrenowania, a także ilości zaangażowanych w wykonywanie danego ćwiczenia mięśni.

Reakcja kinazy kreatynowej

Reakcja ta zachodzi błyskawicznie i dostarcza energii na pierwsze 10 sekund intensywnego wysiłku fizycznego. Polega na odtwarzaniu ATP z ADP (adenozynodifosforan) i fosfokreatyny (PCr) przy udziale enzymu kinazy kreatynowej. Bogatoenergetyczna grupa fosforanowa (Pi) jest przenoszona z fosfokreatyny na ADP. W efekcie powstaje ATP oraz kreatyna.

ADP + PCr -> ATP + Cr

Glikoliza beztlenowa

Proces ten składa się z 10-12 reakcji enzymatycznych. Substratem do glikolizy beztlenowej jest glukoza oraz glikogen. Jej produktem końcowym jest ATP oraz pirogronianu, który w reakcji katalizowanej przez dehydrogenzę mleczanową przy udziale NADH i H⁺ redukowany jest do mleczanu (LA). Z jednej cząsteczki glukozy powstają dwie cząsteczki ATP, natomiast z jednej cząsteczki glikogenu syntetyzowane są 3 cząsteczki ATP.

Glukoza + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD⁺ -> 2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 H₂0

2 cząsteczki pirogronianu + 2 NADH + 2 H⁺ -> 2 cząsteczki mleczanu + 2 NAD⁺

Reakcja miokinazowa

Uznawana jest za tryb awaryjny resyntezy ATP. W reakcji biorą dwie cząsteczki ADP przy udziale enzymu kinazy adenylanowej. Polega ona na przeniesieniu reszty fosforanowej z jednej cząsteczki adenozynodifosforanu na drugą. Produktem końcowym tej reakcji jest ATP oraz AMP (adenozynomonofosforan).

ADP + ADP -> ATP + AMP

Warto zaznaczyć, że w tej reakcji powstaje niewiele energii. Z najnowszych badań wynika, iż ma ona na celu przede wszystkim produkcję adenozynomonofosforanu (AMP), gdyż jest on aktywatorem enzymu, który reguluje glikolizę, a mianowicie fosfofruktokinazy (PFK).

Na ile starczy?

Energia wytwarzana na drodze beztlenowych przemian energetycznych, a więc w reakcji kinazy kreatynowej, glikolizie beztlenowej i reakcji miokinazowej, wystarczy na kontynuowanie wysiłku fizycznego przez około 2 minuty. Po tym czasie zdecydowana większość energii czerpana jest z tlenowych przemian energetycznych.

Zdjęcie