• Workout Intelligence

Από που προέρχεται η ενέργεια όταν προπονούμαστε?


ενεργειακά συστήματα κατά την γυμναστική

Ο ασκησιακός μεταβολισμός αποτελεί έναν κλάδο της αθλητικής επιστήμης, ο οποίος ασχολείται με τις χημικές αντιδράσεις που παρέχουν ενέργεια στον οργανισμό μας, όταν γυμναζόμαστε. Γνώση η οποία είναι πολύ βασική για την κατανόηση του τι πως και γιατί συμβαίνει στο σώμα μας κατά την προπόνηση και την αποκατάσταση. Βέβαια περιέχει αρκετές σύνθετες έννοιες και διαδικασίες, αφήνοντας έτσι περιθώριο για πολλές παρερμηνείες και λανθασμένες αντιλήψεις (με μορφή μύθων) οι οποίες συνεχίζονται έως και σήμερα, στον χώρο του fitness και της αθλητικής απόδοσης.


Δείτε την ιστοσελίδα μας

www.workoutintelligence.com


Στο συγκεκριμένο άρθρο, θα αναφερθούμε σε βασικές έννοιες όπως ποιες αποθήκες ενέργειας διαθέτουμε, πόση ενέργεια περιέχει η καθεμία, ποια προτιμάται ανάλογα την μορφή άσκησης που εκτελούμε και ποια ενεργειακά συστήματα διαθέτουμε (χωρίς να επιμείνουμε σε σύνθετες πληροφορίες οι οποίες δύσκολα κατανοητές αλλά και ξεφεύγουν από το επίπεδο γνώσεών μας). Γνώσεις σημαντικές καθώς συχνά ακούμε, διαβάζουμε και βρίσκουμε μπροστά μας στοιχεία του ασκησιακού μεταβολισμού και μας δημιουργούν απορίες ή μας μπερδεύουν.



ATP, το ενεργειακό νόμισμα του ανθρώπου.


Λέγοντας ενεργειακό νόμισμα εννοούμε την απλούστερη ένωση την οποία χρησιμοποεί ο άνθρωπος για να καλύψει τις ενεργειακές του ανάγκες. Όλες οι χημικές αντιδράσεις που γίνονται στον οργανισμό μας με στόχο την παραγωγή ενέργειας, παράγουν ATP (τριφοσφωρική αδενοσίνη). Το ATP είναι τόσο πολύτιμο, καθώς όταν υδρολυθεί (κάνει χημική αντίδραση με νερό) παράγει ενέργεια η οποία χρησιμοποιείται άμεσα από τα κύτταρά μας. Θα μπορούσε να χαρακτηριστεί και αλλιώς, ως αποθήκη ενέργειας.


ΑΤΡ - τριφωσφορική αδενοσίνη

Κάθε στιγμή ο άνθρωπος παράγει και χρησιμοποιεί σημαντική ποσότητα ATP για να καλύψει τις ανάγκες του. Όμως δεν αποθηκεύει μεγάλες ποσότητες. Λέγεται ότι η ποσότητα ΑΤP, που υπάρχει ανά πάσα στιγμή στο σώμα, φτάνει για έως και 3 δευτερόλεπτα. Βέβαια η φύση έχει προνοήσει και δεν γίνεται να χρησιμοποιηθεί ολόκληρη η ποσότητα ποτέ (θα μας οδηγούσε στον θάνατο, αν γινόταν). Για τον λόγο αυτό συνεχώς γίνονται διεργασίες αναπλήρωσης του ATP που χρησιμοποιείται για την λειτουργεία του σώματος. Στις διεργασίες αυτές συμμετέχουν οι ενεργειακές πηγές μας (τις οποίες θα αναφέρουμε στην συνέχεια) και τα ενεργειακά συστήματα έτσι ώστε, ανεξάρτητα από το επίπεδο λειτουργίας του σώματος, να υπάρχει πάντα ο απαιτούμενος ρυθμός προσφοράς ενέργειας (παραγωγής ATP). Προσθέτουμε και την λέξη ρυθμός, καθώς όπως θα δείτε και στην συνέχεια, είναι ένας από τους λόγους που έχουμε διάφορες πηγές ενέργειας και διαφοροποιείται ποια είναι η κυρίαρχη ανάλογα την προπόνηση.



Ποιες αποθήκες-πηγές ενέργειας διαθέτουμε?


Ως γνωστόν οι ζωικοί οργανισμοί, προσλαμβάνουν τροφή για να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες, να αναπληρώσουν χρήσιμες ουσίες, να αναδομήσουν ιστούς αλλά και για να αποθηκεύσουν επιπλέον ενέργεια. Για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών ο οργανισμός μας χρησιμοποιεί συγκεκριμένα συστατικά της τροφής. Τα οποία είτε τα παίρνει αυτούσια είτε τα συνθέτει από επιμέρους στοιχεία. Αυτά είναι οι υδατάνθρακες, τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες αλλά και η αλκοόλη. Κάθε ένα από αυτά τα στοιχεία μπορεί να διασπαστεί και να δώσει ΑΤP (δηλαδή ενέργεια).

  • Οι υδατάνθρακες δίνουν περίπου 4 θερμίδες ενέργεια ανά γραμμάριο

  • Οι πρωτεΐνες περίπου 4 θερμίδες

  • Τα λίπη περίπου 9, θερμίδες

  • Και η αλκοόλη περίπου 7 θερμίδες


Ο οργανισμός μας έχει εξελιχθεί έτσι ώστε ανά πάσα στιγμή να μπορεί να παράξει ενέργεια με διάφορους τρόπους και να επιλέγει τον πλέον κατάλληλο για να έχει όση ποσότητα θέλει με τον ρυθμό που θέλει. Για τον λόγο αποθηκεύει τις ουσίες που χρησιμοποιεί για ενέργεια σε διάφορα σημεία και με διάφορες μορφές.


Εκτός από το ATP που υπάρχει πάντα διαθέσιμο στο σώμα, διαθέτουμε άλλες 5 πηγές από τις οποίες μπορούμε να αναπληρώσουμε το ATP (να παράξουμε δηλαδή ενέργεια). Έτσι λοιπόν μόνο για την βασική μας λειτουργία ή για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών κατά την προπόνηση ο οργανισμός διαθέτει


  • Α) Την φωσφοκρεατίνη, η οποία είναι μία ένωση αποθηκευμένη κυρίως στα μυϊκά κύτταρα που μπορεί να δώσει ενέργεια με πολύ γρήγορο ρυθμό. Μπορεί γρήγορα να εξαντληθεί τοπικά (στον μυ που δουλεύει) αλλά αναπληρώνεται εξίσου γρήγορα από τις υπόλοιπες ενεργειακές αποθήκες. Συνήθως η αποθηκευμένη ποσότητα στο σώμα δεν ξεπερνάει τα 100-120 γραμμάρια.

  • Β) Γλυκόζη αίματος. Ανά πάσα στιγμή στο αίμα μας υπάρχει γλυκόζη η οποία χρησιμοποιείται όπου χρειάζεται. Η συνήθης ποσότητα που κυκλοφορεί είναι γύρω στα 4 γραμμάρια, η οποία γίνεται προσπάθεια από το σώμα μας να παραμένει σταθερή. Έχει μικρές αυξομειώσεις μετά το γεύμα ή κατά την διάρκεια σωματικής άσκησης. Προέρχεται από την πέψη της τροφής αλλά και από το ηπατικό γλυκογόνο (αν χρειαστεί)

  • Β) Το ηπατικό γλυκογόνο. Το ήπαρ πέρα από τις άλλες λειτουργίες του, διαθέτει μέσα του διάσπαρτες ποσότητες γλυκογόνου, το οποίο είναι ένας σύνθετος υδατάνθρακας (ενωμένα μόρια γλυκόζης). Συνήθως δεν ξεπερνάει τα 100 γραμμάρια και χρησιμοποιείται όταν η ελεύθερη γλυκόζη μειώνεται στο αίμα και δεν μπορεί να αναπληρωθεί από το πεπτικό σύστημα (πχ επειδή δεν έχουμε φάει πρόσφατα). Αναπληρώνεται κυρίως από την προσλαβανόμενη τροφή κατά την διάρκεια της αποκατάστασης.

  • Γ) Το μυϊκό γλυκογόνο. Είναι σύνθετη μορφή της γλυκόζης η οποία αποθηκεύεται στα μυϊκά κύτταρα, με στόχο να αξιοποιηθεί όταν οι ενεργειακές απαιτήσεις σε επίπεδο μυός είναι αυξημένες και δεν μπορούν να καλυφθούν από την ελεύθερη γλυκόζη στην κυκλοφορία. Υπάρχουν περίπου 400 γραμμάρια στους μύες, αλλά η ποσότητα αλλάζει ελαφρώς ανάλογα με την μυϊκή μάζα αλλά και το προπονητικό επίπεδο. Αναπληρώνεται κυρίως από την προσλαβανόμενη τροφή κατά την διάρκεια της αποκατάστασης.

  • Δ) Λιπίδια. Ο οργανισμός μας αποθηκεύει την περίσσεια ενέργεια (απ’ όπου και αν προέρχεται) με την μορφή λίπους, υποδόρια και ενδοσπλαχνικά. Τα λιπίδια γενικά έχουν πολλές μορφές και αναλαμβάνουν σημαντικές λειτουργίες του οργανισμού. Η μορφή των λιπιδίων με την οποία αποθηκεύεται η ενέργεια είναι οι τριακυλογλυκερόλες οι οποίες μετατρέπονται σε λιπαρά οξέα και μεταφέρονται με το αίμα με σκοπό την παραγωγή ενέργειας. Αυτή η πηγή είναι η μεγαλύτερη στο ανθρώπινο σώμα με μεγάλη διαφορά, καθώς ένας μέσος άνθρωπος διαθέτει ανά πάσα στιγμή τουλάχιστον 14 κιλά λίπους, δηλαδή κοντά στις 130.00 θερμίδες (μεγάλες διακυμάνσεις ανά άτομο).

  • Ε) Πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες έχουν κυρίως δομικό ρόλο και ο οργανισμός αποφεύγει να τις χρησιμοποιήσει για την παραγωγή ενέργειας. Θα το κάνει μόνο σε περιπτώσεις μεγάλης ανάγκης, όταν έχουν εξαντληθεί άλλες πηγές (λόγω αποχής από τροφή). Εκτός από αυτές που προσλαμβάνουμε από την τροφή, μπορεί να χρησιμοποιηθούν και οι δομικές πρωτεΐνες των μυών.


Εδώ θα μπορούσαμε να απλοποιήσουμε τις έννοιες και να πούμε ότι οργανισμός στην ουσία μπορεί εν τέλη να χρησιμοποιήσει ενέργεια που προέρχεται από το αποθηκευμένο ATP, από την αποθηκευμένη φωσφοκρεατίνη, το ηπατικό γλυκογόνο, το μυϊκό γλυκογόνο, τον λιπώδη ιστό καθώς και από το πεπτικό σύστημα (υδατάνθρακες, λιπαρά οξέα, πρωτεΐνες, αλκοόλη) στην περίπτωση που έχουμε καταναλώσει τροφή την δεδομένη στιγμή.



Ποια ενεργειακά συστήματα διαθέτουμε?


Ο οργανισμός μας, για να παράγει την ενέργεια που χρειάζεται με τον ρυθμό που την χρειάζεται, διαθέτει διαφορετικούς μηχανισμούς για να επιλέξει. Η επιλογή γίνεται ανάλογα με τον αν υπάρχει η όχι διαθέσιμο οξυγόνο. Για τον λόγο αυτό αλλά και για να γίνεται πιο εύκολα κατανοητή η διαδικασία, οι ερευνητές την διαχωρίζουν σε 3 βασικά ενεργειακά συστήματα. Στόχος και των 3 είναι να παράγουν ATP. Αυτό που τα διαφοροποιεί είναι το πόσο γρήγορα μπορούν να δώσουν ενέργεια, τι πρώτες ύλες χρησιμοποιούν, αλλά και το πόσο γρήγορα εξαντλούνται. Πάντως κάθε στιγμή, συνεισφέρουν ενεργειακά και τα 3 με διαφορετικό ποσοστό συμμετοχής. Κάθε ενεργειακό σύστημα, προμηθεύεται ενέργεια από τις πηγές που το βολεύουν περισσότερο.


Α) Φωσφορογόνο (φωσφοκρεατίνη-ATP, μυικών κυττάρων)

Β) Το γλυκολυτικό (μυϊκό γλυκογόνο)

Γ) Το οξειδωτικό σύστημα (ελεύθερη γλυκόζη, ηπατικό γλυκογόνο, ελεύθερα λιπαρά οξέα, λιπώδης ιστός, πεπτικό σύστημα).


Α) Φωσφορογόνο σύστημα. Είναι το βασικό σύστημα από το οποίο παράγουμε ενέργεια για εκρηκτικές προσπάθειες έως 8 δευτερόλεπτα (διασπώντας φωσφοκρεατίνη) καθώς μπορεί να παράγει ενέργεια με πολύ γρήγορο ρυθμό. Τα πρώτα 3 δευτερόλεπτα χρησιμοποιείται κυρίως το διαθέσιμο ATP και στην συνέχεια διασπάται κυρίως η φωσφοκρεατίνη. Εξαντλείται όμως και γρήγορα. Αναπληρώνεται από την γλυκόζη του αίματος.


Β) Γλυκολυτικό. Το γλυκολυτικό σύστημα χρησιμοποιεί αποκλειστικά υδατάνθρακες (μυϊκό γλυκογόνο). Κυριαρχεί σε προσπάθειες μέγιστης έντασης από 10 δευτερόλεπτα έως 1 λεπτό. Με αυτό το σύστημα η διαθέσιμη γλυκόζη διασπάται χωρίς την παρουσία οξυγόνου και παράγεται ATP και γαλακτικό οξύ. Στην συνέχεια το γαλακτικό οξύ μπορεί να αξιοποιηθεί επιπλέον για παραγωγή ενέργειας με άλλο μηχανισμό. Εδώ είναι χρήσιμο να σημειώσουμε ότι ο όρος αερόβια γλυκόλυση δεν υπάρχει καθώς η γλυκόλυση σαν διαδικασία είναι πάντα αναερόβια. Αλλά το προϊόν της μπορεί στην συνεχεία να οξειδωθεί (παρουσία οξυγόνου) μέσω του κύκλου του Krebs και να δώσει επιπλέον ATP.


Γ) Οξειδωτικό σύστημα (oξειδωτική φωσφορυλίωση). Αυτό το σύστημα μεταβολίζει υδατάνθρακες, πρωτεΐνες αλλά έχει και την πολυτέλεια χρόνου να εκμεταλλευτεί την ενέργεια που παράγουν και τα λιπαρά οξέα, όταν διασπώνται. Αποτελεί κυρίαρχο ενεργειακό σύστημα σε μέγιστες και υπομέγιστες προσπάθειες άνω των 2-3 λεπτών και θεωρητικά, αν δεν επερχόταν κόπωση από άλλους παράγοντες, θα ήταν ανεξάντλητο (οι αποθήκες λίπους όπως αναφέραμε προσφέρουν περίπου 130.000 θερμίδες ανά άτομο). Βέβαια αναπληρώνει το ATP με πιο αργό ρυθμό από τα άλλα συστήματα, επειδή η διάσπαση των λιπών είναι πιο χρονοβόρα και πολύπλοκη από τις άλλες διαδικασίες που αναφέρθηκαν αλλά και επειδή χρειάζεται χρόνος για την μεταφορά της ελεύθερης γλυκόζης στα μιτοχόνδρια.



Σε τι μας χρησιμεύει αυτή η γνώση?


Αρχικά να τονίσουμε, ότι προσπαθήσαμε να κάνουμε μία περιεκτική και κατανοητή αναφορά σε αυτές τις πληροφορίες έως το επίπεδο της προσωπικής μας γνώσης. Ειδικοί πάνω σε περισσότερες λεπτομέρειες είναι οι άνθρωποι που εξειδικεύονται σε τέτοια ζητήματα (εργοφυσιολόγοι). Σε κάθε περίπτωση αποτελούν θεμελιώδη γνώση για κάθε γυμναστή και αθλητικού επιστήμονα.


Είναι χρήσιμες όμως και για τον αθλητή. Γιατί ίσως δημιουργούν μια πιο σφαιρική εικόνα γύρω από αυτό που βιώνει στο γυμναστήριο-γήπεδο. Ίσως ξεκαθαρίζουν απορίες πχ γιατί να τρέξω 5 σετ από 400 μέτρα με μέγιστη ένταση και διάλειμμα 5 λεπτών και όχι 10 σετ των 6 δευτερολέπτων με διάλειμμα 2 λεπτά ή σε ποια ένταση καίω περισσότερους υδατάνθρακες απ’ ότι λίπη. Με άλλα λόγια η γνώση γύρω από τον ασκησιακό μεταβολισμό ξεκαθαρίζει απορίες για τα περιεχόμενα της προπόνησης, τα διαλείμματα, την επίδραση της διατροφής καθώς και από το τι εξαρτάται η απόδοση σε διάφορα αγωνίσματα (πχ τι στα 400 μέτρα τι στα 5000 μέτρα).


Επίσης είναι σημαντικό να γίνει ξεκάθαρο ότι ανά πάσα στιγμή, ότι προπόνηση και να πραγματοποιούμε, η ενέργεια παράγεται και από τους 3 μηχανισμούς, απλώς αλλάζει το πόσο συνεισφέρει το κάθε ενεργειακό σύστημα. Aνάλογα λοιπόν την ένταση και την διάρκεια της προσπάθειας. Για παράδειγμα σε ένα σπριντ 200 μέτρων, κύριος μηχανισμός είναι το γλυκολυτικό σύστημα, αλλά συμμετέχει σημαντικά και το φωσφορογόνο καθώς και λίγο το οξειδωτικό. Στα πρώτα 3 δευτερόλεπτα κυριαρχεί το ATP, στην συνέχεια έως τα 8-10 δευτερόλεπτα κυριαρχεί η φωσφοκρεατίνη, μετά εως το τέλος κυριαρχεί το γλυκολυτικό. Αν η προσπάθεια παραταθεί για πάνω από 1 λεπτό θα αρχίσει να συμμετέχει όλο και περισσότερο το οξειδωτικό σύστημα. Η αλήθεια είναι ότι δεν υπάρχει μία βαλβίδα που ανοίγει και κλείνει ανάλογα με τον μηχανισμό που θέλουμε να παράγει ενέργεια, αλλά υπάρχει μία δυναμική κατάσταση και ανάλογα το διαθέσιμο οξυγόνο (και το πόσο γρήγορα χρειάζεται να παραχθεί ενέργεια), επιλέγεται ποιος μηχανισμός θα είναι κυρίαρχος.



Ευχαριστούμε για τον χρόνο σας


Από την ομάδα του Workout Intelligence

Αν θέλετε να δείτε επιπλέον άρθρα μας, μπορείτε να επισκεφτείτε το blog μας workoutintelligence.com/fitness-ygeia-apodosi-blog





Βιβλιογραφία


Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance

By William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch


Gastin, P.B. Energy System Interaction and Relative Contribution During Maximal Exercise. Sports Med 31, 725–741 (2001). https://doi.org/10.2165/00007256-200131100-00003


Exercise Physiology: Theory and Application to Fitness and Performance 10th Edition by Scott Powers, Edward Howley


Chamari, K., Padulo, J. ‘Aerobic’ and ‘Anaerobic’ terms used in exercise physiology: a critical terminology reflection. Sports Med - Open 1, 9 (2015). https://doi.org/10.1186/s40798-015-0012-1jh