O ile większość z Was już dobrze wie, że jedzenie dostarcza kalorii, które są paliwem dla organizmu, o tyle kwestia w jaki sposób to paliwo wykorzystywane jest do uzyskania energii, może być jeszcze niejasna. Twoje ciało zna 3 sposoby, aby przekonwertować zjedzone kalorie w konkretną aktywność. Każdy z tych sposobów jest wykorzystywany do innego celu i odgrywa inną rolę w zależności od aktualnych warunków i potrzeb. Dodatkowo cechuje się zużywaniem konkretnego rodzaju paliwa w określonym tempie, co znajduje przełożenie bezpośrednio na utratę tkanki tłuszczowej jak i budowę masy mięśniowej. Sposoby te to właśnie szlaki metaboliczne, znane też m.in. jako szlaki energetyczne.

 

 

Dlaczego warto znać szlaki energetyczne?

 

Twój organizm bez ustanku produkuje i zużywa energię, ponieważ potrzebuje jej do różnego rodzaju procesów np. do transportu elektrolitów, generowania ciepła, przekazu impulsów nerwowych czy pracy mięśniowej. Wystarczy pomyśleć o sercu jako o nieustannie pracującym mięśniu, musisz dostarczyć mu paliwa, aby żyć. Warto więc wiedzieć, jak funkcjonuje Twoje ciało i jak wytwarza energię do działania.

 

W przypadku sportu zawodowego, ale również i amatorskiego ta wiedza to już absolutny mus! Każda dyscyplina sportowa ma wyróżniające ją spośród innych cechy i zasady, a jedną z nich są właśnie szlaki energetyczne. Niektóre z nich będą przeważać w danej dyscyplinie i dlatego zawodnicy powinni świadomie je wykorzystywać. Wprawdzie organizm korzysta ze wszystkich szlaków, ale cała zabawa polega na tym, że można je odpowiednio trenować, aby szybciej i efektywniej osiągać lepsze wyniki w konkretnej aktywności.

 
 

Metabolizm

 

Metabolizm to wszystkie reakcje chemiczne oraz przemiany energii zachodzące w Twoim organizmie. Rozróżnia się reakcje anaboliczne, które mają na celu wytworzenie innych substancji oraz kataboliczne, które odnoszą się do procesów rozpadu.

 

Jedzenie, które trafia do Twojego układu pokarmowego jest rozkładane na składniki odżywcze, czyli mikro i makroelementy. To czego organizm nie wykorzysta, to produkty uboczne, które usuwane są z organizmu przez układ wydalniczy. Z kolei potrzebne składniki przy pomocy układu krwionośnego trafiają do komórek, gdzie są metabolizowane. Dzięki reakcjom metabolicznym energia z tych składników zostaje przekształcona w związek ATP na drodze procesów anabolicznych bądź też katabolicznych. ATP czyli adenozyno-5′-trifosforan jest po prostu formą energii, którą Twoje komórki potrafią wykorzystać. Jeśli ATP produkowane jest przy udziale tlenu to mamy do czynienia z oddychaniem tlenowym, jeśli tlen nie bierze udziału w reakcji, to mówimy o oddychaniu beztlenowym.

 

Wnioskując, makroelementy, czyli tłuszcze, białka, węglowodany i alkohole są katabolizowane, aby zaszła reakcja anaboliczna, czyli zostało wytworzone ATP.

 
 

ATP i skurcz mięśnia

 

ATP:

 

  • to związek chemiczny, który jest uniwersalnym źródłem energii dla wszystkich komórek w Twoim ciele;

  • składa się z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych połączonych „wysokoenergetycznymi” wiązaniami;

  • uczestniczy w wewnątrzkomórkowym transporcie energii;

  • powstaje jako magazyn energii dzięki procesom oddychania komórkowego (m.in. glikoliza, cykl Krebsa oraz fosforylacja tlenowa);

  • jest magazynowany w komórkach w niewielkich ilościach i bardzo szybko się wyczerpuje;

  • nazywa się go „komórkową walutą”, którą komórki gromadzą, gdy czeka je wydatek energetyczny, a wydają, gdy zachodzi dana reakcja, która wymaga energii;

  • zakłada się, że ATP jest zużywany w tym samym tempie, co produkowany, dlatego jest wykorzystywany w 100%, a Twój organizm każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą Twojego ciała.

 

Aby biegać sprinty, podnosić ciężary, grać w piłkę nożną czy po prostu chodzić, Twoje mięśnie muszą wykonać pracę, która polega na skurczu mięśnia. Zmiana długości lub napięcia mięśnia to właśnie skurcz. Można wyróżnić następujące rodzaje skurczu mięśnia:

 

  • izotoniczny – polega na zmianie długości mięśnia przy stałym napięciu mięśniowym, co daje nam ruch bez napięcia, dlatego czysty skurcz izotoniczny nie zachodzi nigdy;

  • izometryczny – polega na wzroście napięcia mięśnia przy stałej długości, co daje nam napięty mięsień, ale brak ruchu, np. gdy chcemy podnieść jakiś przedmiot, ale jego ciężar jest za duży i w efekcie napięliśmy bica, ale przedmiot nawet nie drgnął;

  • auksotoniczny – skurcz dwufazowy, który występuje najczęściej i polega na jednoczesnej zmianie długości i napięcia mięśnia, dzięki czemu możemy np. chodzić.

 

Skurcz mięśnia zachodzi dzięki energii uzyskanej z rozpadu związku ATP. Podczas reakcji hydrolizy ATP rozpada się na ADP (adenozyno-5′-difosforan) i cząsteczkę nieorganicznego fosforu (Pi), uwalniając przy tym energię pochodzącą z wysokoenergetycznych wiązań pomiędzy resztami fosforanowymi oraz elektronów, które pierwotnie są w stanie wysokiej energii, a po rozerwaniu wiązań przechodzą w stan energii niższej.

 

Hydroliza (rozpad) ATP:

 

ATP + H2O ⇄ADP + Pi + energia (30,5 kJ)

 

Jak większość reakcji chemicznych hydroliza ATP jest odwracalna. Reakcją odwrotną do hydrolizy ATP jest fosforylacja, podczas której ADP przyłącza do siebie jedną resztę fosforanową. Łatwo to zrozumieć, wyobrażając sobie ATP i ADP jako baterie naładowaną i rozładowaną. Naładowana bateria, czyli ATP ma energię, która może być wykorzystana do zasilania różnych reakcji komórkowych. Po zużyciu tej energii, bateria się rozładowuje. Rozładowana bateria, czyli ADP musi zostać naładowana, zanim będzie mogła zostać ponownie użyta jako źródło zasilania. Odtworzenie ATP jest więc odwróceniem reakcji hydrolizy ATP.

 

Zgromadzone w komórkach zapasy ATP szybko się wyczerpują, dlatego podczas wysiłku fizycznego poziom tego związku musi zostać uzupełniony. W zależności od rodzaju wysiłku oraz długości jego trwania, Twój organizm może skorzystać z 3 szlaków energetycznych, gdzie do zregenerowania ATP wykorzysta głównie następujące rodzaje paliwa:

 

  • kreatynę – szlak ATP-CP;

  • węglowodany – szlak glikolizy beztlenowej;

  • tłuszcze – szlak przemian tlenowych.

 

Wnioskując, ostatecznie każdy z tych szlaków działa na związku ATP, który jest źródłem energii dla wszystkich aktywności od oddychania, poprzez niedzielny spacer, aż po sprinty górskie. Jednak różnice znajdziemy m.in. w sposobie i tempie wytwarzania ATP.

 
 

Szlak ATP-CP

 

Szlak ATP-CP znany również pod nazwą systemu fosfagenowego jest przykładem beztlenowej przemiany energetycznej. Fosfageny to związki organiczne, których cząsteczki zawierają wysokoenergetyczne wiązanie, dlatego fosfageny nazywane są rezerwą energetyczną organizmu. Szlak ATP-CP jest wykorzystywany do bardzo krótkich i intensywnych aktywności takich jak: bieg na 60 metrów, jedno powtórzenie maksymalne w siadach, czy też zerwanie się z kanapy do dzwoniącego telefonu. To właśnie z tej drogi jako pierwszej korzysta organizm, aby uzyskać energię do gwałtownych i szybkich działań. Spośród wszystkich trzech szlaków, ATP-CP jest zdecydowanie najszybszy, ale dostarcza niewiele energii. W przypadku tego systemu zachodzą 3 główne reakcje.

 

Pierwsza z nich to omówiony powyżej rozkład ATP na ADP i cząsteczkę nieorganicznego fosforu (Pi), gdzie energia powstaje w wyniku rozerwania wiązań pomiędzy resztami fosforanowymi. Jednak jak już wiemy, ilość ATP zawartego w włóknach mięśniowych wystarcza na podtrzymanie skurczu trwającego zaledwie jedną sekundę, dlatego konieczna jest resynteza ATP.

 

W przypadku zużycia całego zapasu tlenu, ATP nie będzie dłużej wytwarzane na drodze oddychania komórkowego. W tej sytuacji Twój organizm wyprodukuje ATP z kwasu mlekowego. Kwas mlekowy powstaje w procesie oddychania beztlenowego, ale mięśnie nie potrafią go wykorzystać bezpośrednio. Energia, której potrzebują znajduje się w cząsteczkach fosfokreatyny (CP), które składają się z ATP i kreatyny (Cr). Powstają w krótkich okresach pomiędzy skurczami mięśni i znajdują się w tkance mięśniowej. Kolejną reakcją jest więc rozkład fosfokreatyny. Najpierw pod wpływem kinazy kreatyninowej fosfokreatyna rozpada się na grupę fosforanową i kreatynę (Cr), dzięki czemu grupa fosforanowa przyłącza się do ADP i powstaje ATP.

 

kreatyna + ATP ⇄ fosfokreatyna + ADP

 

Zapasy fosfokreatyny są niewiele większe od zapasów ATP, więc fosfokreatyna będzie najważniejszym źródłem energii w początkowej fazie wysiłku maksymalnego, czyli w pierwszych 10 sekundach.

 

Trzecią reakcją jaka ma miejsce w systemie fosfagenowym jest rozkład ADP na AMP (adenozyno-5′-monofosforan) i resztę fosofranową (Pi). Organizm jest sprytny i wykorzystuje powstałą grupę fosforanową, aby połączyć ją z inną cząsteczką ADP, skutkiem tego procesu jest oczywiście powstanie ATP.

 

ADP + H2O ⇄ AMP + Pi + energia

 

Podsumowując, szlak ATP-CP pozyskuje energię poprzez zużywanie zgromadzonych w tkance mięśniowej zapasów ATP oraz fosfokreatyny. Aby kontynuować konkretny wysiłek, potrzebna jest regeneracja tych związków. Całkowita resynteza ATP następuje po 5 minutach od wysiłku, natomiast pełne odtworzenie zapasów fosfokreatyny zajmuje około 8 minut.

 
 

Trening ATP-CP

 

Trening wykorzystujący szlak ATP-CP zdecydowanie pomoże Ci skakać wyżej, czy biegać szybciej, czyli poprawi Twoją siłę reaktywną, na którą składa się dynamika i eksplozywność, jednak nie sprawi, że zgromadzisz większe zapasy ATP albo zaczniesz wykorzystywać go przez dłuższy niż kilka sekund czas. Dlatego dyscypliny sportowe takie jak olimpijskie podnoszenie ciężarów, rzut oszczepem, czy sprint na 100 metrów polegają na jednym powtórzeniu lub trwają kilka sekund, ale intensywność z jaką są wykonywane, wymaga nawet od najlepszych sportowców od 3 do 5 minut przerwy, aby uzupełnić zasoby ATP i móc wykonać zadanie na poziomie zbliżonym do poprzedniego wysiłku.

 

Trening ATP-CP nie sprawdzi się w kontekście spalania tkanki tłuszczowej czy budowania masy mięśniowej, co nie oznacza, że należy go zaniedbywać. Trening ATP-CP może być świetnym sposobem na urozmaicenie Twoich treningów, a niewielka ilość powtórzeń sprawia, że nie jest aż tak obciążający jak inne jednostki treningowe. Jednak najważniejsze jest to, że trening ATP-CP jest najlepszym sposobem na budowanie siły, szybkości i mocy.

 

Trening ATP-CP jest treningiem przerywanym. Polega na intensywnym wysiłku trwającym maksymalnie 10 sekund i długich przerwach trwających 2 lub więcej minut pomiędzy powtórzeniami.

 

SZLAK ATP-CP

 

  • PRĘDKOŚĆ: Bardzo szybka.

  • GŁÓWNE PALIWO: Adenozyno-5′-trifosforan (ATP) i fosfokreatyna (CP) przechowywane w mięśniach.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Biegi sprinterskie do 100 metrów, pojedyncze powtórzenia w dwuboju i trójboju, rzut młotem/dyskiem/oszczepem, skok w dal/wzwyż, skoki narciarskie, golf.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTRÓRZEŃ / CZAS PRZERWY

  • 3-8 / 1-2 maksymalne powtórzenia w treningu siłowym lub maksymalnie intensywny wysiłek trwający od 8 do 15 sekund / długie przerwy trwające do 5 minut pozwalające na pełną regenerację.

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 3 razy w tygodniu.

  • JAK TRENOWAĆ ATP-CP: Krótkie sprinty, rzuty piłką lekarską, olimpijskie podnoszenie ciężarów, ćwiczenia plyometryczne.

 

Kto powinien włączyć trening ATP-CP do swojego planu treningowego?

 

Sportowcy korzystający ze szlaku ATP-CP cechują się dużą siłą i dynamiką, a ich dyscypliny polegają na szybkim i intensywnym wykonaniu jednorazowego wysiłku. Szlak ATP-CP będzie bardzo ważny dla np. dwuboistów, trójboistów, lekkoatletów, golfistów, zawodników grających w baseball. Również sporty drużynowe takie jak koszykówka, siatkówka, piła nożna, ale też tenis czy sztuki walki opierają się w dużym stopniu na szlaku ATP-CP w najbardziej intensywnych momentach takich jak: nagłe zrywy, sprinty, serwowania czy wyprowadzenie nagłego i silnego ciosu.

 
 

Szlak glikolizy beztlenowej

 

Kolejny szlak metaboliczny – jak sama nazwa wskazuje – również jest systemem beztlenowym. Mowa oczywiście o glikolizie beztlenowej, znanej również jako system anaerobowy. Mniej więcej po 10 sekundach wysiłku, Twój organizm przełącza się ze szlaku ATP-CP na szlak glikolizy beztlenowej, który polega na rozkładzie jednego ze znanych Ci już makroskładników, a mianowicie węglowodanów.

 

Jak już wiesz, w Twoim organizmie wszystkie węglowodany przekształcane są w cukier prosty, czyli glukozę, która może zostać wykorzystana od razu w tej postaci lub zmagazynowana w wątrobie i mięśniach pod postacią glikogenu. To właśnie glukoza znajdująca się we krwi oraz glikogen mięśniowy są głównymi substratami energetycznym dla szlaku glikolizy beztlenowej. Jednak podobnie jak w przypadku systemu ATP-CP zapasy glikogenu są bardzo wydajne, ale niestety dość ograniczone.

 

Omawiany szlak metaboliczny opiera się na glikolizie, która jest procesem chemicznym, podczas którego cukier przekształca się w kwas pirogronowy w warunkach beztlenowych, skutkiem czego wydzielana jest energia w postaci dobrze już Ci znanego ATP.

 

glukoza + 2Pi + 2ADP + NAD+ => 2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2NADH + 2H+ 2H2O

 

Podczas glikolizy oprócz pożądanego ATP powstaje również kwas mlekowy, dzięki któremu nasze mięśnie są w stanie pracować na wysokich obrotach, mimo iż układy oddechowy i krążenia nie są w stanie sprostać stawianym im wymaganiom. W sytuacji, gdy stężenie kwasu mlekowego jest już bardzo wysokie i nie ma możliwości odprowadzenia go z mięśni, szybko pojawiają się ból i zmęczenie, które zmuszają do przerwania wysiłku.

 
 

Trening glikolizy beztlenowej

 

Szlak glikolizy beztlenowej jest charakterystyczny dla intensywnego wysiłku trwającego do 2 minut. Właśnie z tego szlaku będziemy korzystać w głównej mierze podczas tzw. interwałów, czyli treningów polegających na przeplataniu krótkich i bardzo intensywnych ćwiczeń z ćwiczeniami o niższej intensywności lub przerwą np. tabata. Trening systemu glikolizy beztlenowej jest świetnym rozwiązaniem w kontekście spalania tkanki tłuszczowej. Podczas takiego treningu pojawia się dużo mikrouszkodzeń włókien mięśniowych, wykorzystywane są zapasy glikogenu, podnosi się temperatura ciała i wywołany zostaje efekt długu tlenowego (EPOC). Organizm musi „ostygnąć” i uzupełnić zapasy, dlatego po zakończeniu takiego treningu pobierany jest dodatkowy tlen (spłacany jest dług) w celu usunięcia kwasu mlekowego z mięśni poprzez przekształcenie go z powrotem na kwas pirogronowy. Dlatego dopiero po zakończeniu takiego treningu spalamy najwięcej kalorii.

 

U każdego z nas glikoliza beztlenowa może przebiegać inaczej, ponieważ szlak ten jest mocno uzależniony od zapasów glikogenu. Dlatego tak ważna w życiu każdego sportowca jest odpowiednia dieta i zbilansowane posiłki bogate w węglowodany, które zadbają o uzupełnienie poziomu glikogenu zgromadzonego w organizmie. Również produkcja kwasu mlekowego będzie przebiegać u każdego inaczej. Jest ona zależna od zapotrzebowania mięśni na ATP, czyli od rodzaju i intensywności treningu. Z kolei szybkość usuwania kwasu mlekowego z organizmu, czyli proces regeneracji powysiłkowej będzie zależał od stężenia tego kwasu, koncentracji jonów wodorowych, rodzaju włókien mięśniowych czy też tolerancji organizmu na wysiłek beztlenowy i poziomu wytrenowania.

 

SZLAK GLIKOLIZY BEZTLENOWEJ

 

  • PRĘDKOŚĆ: Szybka.

  • GŁÓWNE PALIWO: Glikogen mięśniowy i glukoza w krwiobiegu.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Biegi sprinterskie do 800 metrów, trening siłowy, 50 metrów stylem dowolnym, rundy w sportach walki trwające do kilku minut.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTÓRZEŃ / CZAS PRZERWY: 2-4 / 8-12 powtórzeń lub intensywny wysiłek trwający od 20 do 40 sekund / krótkie przerwy trwające do 2 minut.

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 2 razy w tygodniu na daną partię mięśniową.

  • JAK TRENOWAĆ ATP-CP: Różnego rodzaju treningi interwałowe.

 

Kto powinien włączyć trening glikolizy beztlenowej do swojego planu treningowego?

 

Odpowiedź to każdy, ponieważ trening tego typu pomaga spalać tkankę tłuszczową przy jednoczesnym zachowaniu masy mięśniowej, poprawia wydolność, buduje wytrzymałość, poprawia kondycję, zwiększa tolerancję na wysiłek beztlenowy, jest intensywny, ale jednocześnie zajmuje niewiele czasu, a dodatkowo pozytywnie oddziałuje na naszą psychikę oraz buduje charakter.

 

Sportowcy korzystający głównie z tego szlaku są szybcy, mają atletyczną budowę ciała i pozornie wydają się być „nie do zajechania”, aczkolwiek nie są tak silni jak sportowcy ATP-CP, ani tak wytrzymali jak sportowcy korzystający ze szlaku przemian tlenowych. Dyscypliny takie jak: biegi sprinterskie do 800 metrów, łyżwiarstwo szybkie na 500 metrów, 50 metrów stylem dowolnym, narciarstwo alpejskie, sporty walki czy kolarstwo torowe będą opierały się właśnie na systemie glikolizy beztlenowej.

 
 

Szlak przemian tlenowych

 

Jeśli wysiłek fizyczny przekracza 2 minuty, za produkcję ATP zaczyna być odpowiedzialny szlak przemian tlenowych. Jest to droga aerobowa, gdyż jako jedyna zachodzi w obecności tlenu. Aby wyprodukować energię, system ten również wykorzystuje glikogen mięśniowy, ale może także sięgnąć po zapasy zgromadzone w wątrobie, jeśli dłuższy wysiłek o umiarkowanej intensywności powoduje znaczne obniżenie stężenia glikogenu mięśniowego. Jednakże glikogen wątrobowy jest niezbędny dla pracy mózgu, dlatego jego zużycie może spowodować tzw. zjawisko ściany, które może doprowadzić do utraty przytomności, a nawet śmierci. Oprócz glikogenu na szlaku przemian tlenowych rozkładane są głównie glukoza z krwioobiegu i wolne kwasy tłuszczowe, ale energia może być pozyskana nawet z aminokwasów i alkoholu.

 

Rozkład glikogenu i glukozy krążącej we krwi rozpoczyna się w taki sam sposób jak podczas glikolizy beztlenowej. Jednak przy obfitym dopływie tlenu oraz wydłużonej, średnio intensywnej pracy mięśni cząsteczki kwasu pirogronowego nie są przekształcane w kwas mlekowy, lecz przechodzą do mitochondriów, gdzie są rozkładane na cząsteczki dwutlenku węgla oraz wody. Dodatkowo dwie cząsteczki tego kwasu są nieodwracalnie przekształcane w postać acetylokoenzymu A (acetyl-CoA). Ten pośredni związek wchodzi w drugi etap rozpadu węglowodanów, znany jako cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa). Główną funkcją cyklu Krebsa jest redukcja zawartości acetylokoenzymu A do dwutlenku węgla i atomów wodoru. W wyniku cyklu Krebsa powstałe w nim wysokoenergetyczne molekuły przechodzą przez błonę mitochondriów w procesie obejmującym transport elektronów. Podczas tego procesu energia chemiczna jest oddawana w kilku etapach w celu zapewnienia paliwa do tworzenia ATP z ADP i grup fosforanowych. W rezultacie całkowity rozkład jednej cząsteczki glukozy generuje do 38 cząsteczek ATP.

 

Nie da się ukryć, że produkcja ATP jest znacznie bardziej efektywna na drodze przemian tlenowych aniżeli beztlenowych. Oprócz możliwości wykorzystania innych niż cukry substratów energetycznych, szlak tlenowy wytwarza do 19 razy większą ilość ATP z jednej cząsteczki cukru w porównaniu z systemem beztlenowym, podczas którego generowane są tylko 2 cząsteczki ATP. Nic dziwnego, w końcu jesteśmy w stanie przeżyć kilka dni bez jedzenia, a nawet picia, z kolei kilkuminutowy brak dostępu do tlenu jest już dla nas śmiertelny. Wniosek jest jeden, szlak przemian tlenowych jest najważniejszy, bez niego po prostu „nie działasz”!

 

Na udział poszczególnych makroskładników w produkcji ATP będą miały udział takie czynniki jak:

 

  • intensywność wysiłku,

  • czas trwania wysiłku,

  • kondycja,

  • poziom wytrenowania,

  • dieta.

 

Tłuszcze będą głównym paliwem podczas dłuższego wysiłku o niskiej intensywności, czyli takiego poniżej 50% VO2 max, udział węglowodanów rośnie wraz ze zwiększaniem się intensywności wysiłku. Z kolei białko, które jest głównie materiałem budulcowym, może posłużyć za paliwo w ostateczności, gdy wyczerpane zostają inne źródła. Wtedy w procesie glukoneogenezy dochodzi do wykorzystania aminokwasów z tkanki mięśniowej.

 
 

Trening przemian tlenowych

 

Szlak tlenowy jest charakterystyczny dla sportów wytrzymałościowych, które wymagają ponadprzeciętnej wydolności aerobowej. System ten jest bardzo wrażliwy na ćwiczenia, dlatego łatwo go trenować i zwiększać swoją wydolność. Mimo iż, typowe treningi cardio są dość długie, to nadal są świetnym sposobem na utratę tkanki tłuszczowej. Jednak musisz mieć na uwadze, że faktyczne spalanie tkanki tłuszczowej podczas treningu tlenowego zachodzi dopiero po wyczerpaniu glikogenu mięśniowego, czyli mniej więcej po 80 minutach wysiłku. Wtedy też organizm przełącza się właśnie na korzystanie z wolnych kwasów tłuszczowych, które są niezawodnym, najbardziej wydajnym i najwolniej spalającym się substratem energetycznym podczas naprawdę długotrwałego wysiłku fizycznego.

 

Co ciekawe, również treningi interwałowe mogą zwiększyć zdolności organizmu do przemian tlenowych, ponieważ w procesie „spłacania długu tlenowego” zachodzą właśnie przemiany tlenowe. Dlatego tak ważne jest, aby nie lekceważyć żadnego z systemów.

 

Typowy trening cardio nie musi być żmudnym spacerowaniem na bieżni. Możesz zmniejszyć obciążenie i ćwiczyć dłużej, spróbować swoich sił na zajęciach tanecznych czy też zagrać w nogę. Z uwagi na niską intensywność wysiłku trening aerobowy może być świetnym narzędziem regeneracyjnym podczas dni wolnych od treningu.

 

SZLAK PRZEMIAN TLENOWYCH

 

  • PRĘDKOŚĆ: Średnia i wolna.

  • GŁÓWNE PALIWO: Glikogen, glukoza w krwiobiegu i wolne kwasy tłuszczowe.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Spacer, sztuki walki, sporty zespołowe jak np. koszykówka, piłka nożna, ultimate, długodystansowe: bieganie, pływanie, jazda na rowerze itd.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTÓRZEŃ / CZAS PRZERWY: 3-6 serii / 1-5 minut wysiłku o średnio-wysokiej intensywności / 1-5 minut przerwy LUB 1-3 serii / 8-20 minut wysiłku o średniej intensywności / 4-10 minut przerwy

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 3 razy w tygodniu.

  • JAK TRENOWAĆ SZLAK PRZEMIAN TLENOWYCH: Szeroko pojęty trening cardio, np. długodystansowe: spacery, bieganie, pływanie, jazda na rowerze.

 

Kto powinien włączyć trening przemian tlenowych do swojego planu treningowego?

 

Odpowiedź to oczywiście każdy, ponieważ dzięki takiemu treningowi dbamy o sprawność ważnych układów, czyli oddechowego i sercowo-naczyniowego, których zdolności słabną wraz z wiekiem. Dzięki aktywności fizycznej i treningom możesz wydłużyć poziom swojej wydolności. Dodatkowo dobrze wykonany trening wykorzystujący szlak tlenowy może skutecznie pomóc w redukcji tkanki tłuszczowej. Warto wziąć pod uwagę, że nawet dłuższy spacer może być formą treningu tlenowego i jednocześnie fajnym sposobem na regenerację.

 

Sportowcy działający głównie na systemie tlenowym zazwyczaj są szczuplejsi i lżejsi od sportowców korzystających z pozostałych dwóch szlaków. Dodatkowo cechują się ponadprzeciętną wytrzymałością, dzięki której są w stanie wykonywać daną aktywność przez naprawdę długi czas. Szlak przemian tlenowych będzie kluczowy dla np. maratończyków, ultramaratończyków, triathlonistów czy kolarzy długodystansowych.

 
 

Współpraca wszystkich 3 szlaków metabolicznych

 

Dla każdego rodzaju aktywności fizycznej energia pochodzi z ATP, który zawsze rozpada się na ADP i nieorganiczny fosforan. Nie ma możliwości, aby działał tylko jeden szlak metaboliczny. Niezależnie od dyscypliny sportowej, wszystkie 3 szlaki są wykorzystywane do produkcji ATP z tym, że udział niektórych może przeważać nad innymi. Dlatego trening kluczowego dla danego wysiłku szlaku powinien być priorytetem.

Na powyższym wykresie pokazane zostało, w jaki sposób trzy szlaki energetyczne oddziałują na siebie podczas pierwszych 120 sekund zrównoważonej aktywności fizycznej. Na początku uaktywnia się system ATP-CP (niebieski), zapewniający krótki, ale solidny zastrzyk energii. Szlak glikolizy beztlenowej (czerwony), jest tylko minimalnie zaangażowany na starcie, jednak szybko zwiększa swoją wydajność, gdy system ATP-CP spada. Wraz z upływem czasu, system oksydacyjny (zielony) przejmuje kontrolę. Na podstawie faz przejściowych można zobaczyć, jak trzy systemy współpracują ze sobą, aby zapewnić właściwą energię we właściwym czasie.

 
 

PODSUMOWANIE

 
  1. Organizm przetwarza energię ze składników pokarmowych na ATP, związek chemiczny, którego rozkład uwalania energię potrzebną do skurczu mięśni oraz przeprowadzenia innych procesów biologicznych.
  2. Wytwarzanie ATP obejmuje zarówno metabolizm (reakcje chemiczne) aerobowy (tlenowy) i anaerobowy (beztlenowy).
  3. Istnieją dwa systemy beztlenowe: szlak ATP-PC (szlak fosfagenowy) oraz glikoliza beztlenowa.
  4. Szlak ATP-PC jest wykorzystywany głównie podczas gwałtownego, szybkiego wysiłku wymagającego dużej mocy, np. bieg sprinterski na 100 metrów.
  5. Szlak glikolizy beztlenowej jest kluczowy podczas intensywnego wysiłku trwającego do 2 minut, np. 50 metrów stylem dowolnym. Wysokie stężenie kwasu mlekowego i brak możliwości jego odprowadzenia powodują zmęczenie i ból mięśni przerywające wysiłek.
  6. Przemiany tlenowe uwalniają energię głównie z węglowodanów i tłuszczy, a czasami nawet z białka i alkoholu. Szlak ten przeważa podczas długotrwałego wysiłku o niskiej intensywności, np. maraton.
  7. Udział poszczególnych substratów energetycznych w produkcji ATP zależy m.in. od: czasu trwania wysiłku, intensywności wysiłku, kondycji, poziomu wytrenowania, diety.
  8. Wszystkie 3 szlaki metaboliczne współdziałają! Trening szlaku przeważającego powinien być priorytetem.

 

 

ŹRÓDŁA:

 
  1. Beashel, Paul, et al. Advanced Studies in Physical Education and Sport. Nelson, 1996.
  2. Birch, K., et al. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012.
  3. Heffernan, Andrew, et al. “All About Your Metabolic Energy Systems.” Experience Life, Experience Life, 1 June 2012, experiencelife.com/article/all-about-your-metabolic-energy-systems/.
  4. Kraemer, William J., and Keijo Häkkinen. Handbook of Sports Medicine and Science: Strength Training for Sport. Blackwell Science, 2001.
  5. Siegfried, Donna Rae., and Cezar Matkowski. Anatomia i Fizjologia. Wydawnictwo Helion, 2009.
  6. Verstegen, Mark, and Pete Williams. Every Day Is Game Day: Train like the Pros with a No-Holds-Barred Exercise and Nutrition Plan for Peak Performance. Avery, 2015.

 

ATP-CP, tlenówka i beztlenówka, czyli wszystko o szlakach metabolicznych

18 grudnia 2018

O ile większość z Was już dobrze wie, że jedzenie dostarcza kalorii, które są paliwem dla organizmu, o tyle kwestia w jaki sposób to paliwo wykorzystywane jest do uzyskania energii, może być jeszcze niejasna. Twoje ciało zna 3 sposoby, aby przekonwertować zjedzone kalorie w konkretną aktywność. Każdy z tych sposobów jest wykorzystywany do innego celu i odgrywa inną rolę w zależności od aktualnych warunków i potrzeb. Dodatkowo cechuje się zużywaniem konkretnego rodzaju paliwa w określonym tempie, co znajduje przełożenie bezpośrednio na utratę tkanki tłuszczowej jak i budowę masy mięśniowej. Sposoby te to właśnie szlaki metaboliczne, znane też m.in. jako szlaki energetyczne.

 

 

Dlaczego warto znać szlaki energetyczne?

 

Twój organizm bez ustanku produkuje i zużywa energię, ponieważ potrzebuje jej do różnego rodzaju procesów np. do transportu elektrolitów, generowania ciepła, przekazu impulsów nerwowych czy pracy mięśniowej. Wystarczy pomyśleć o sercu jako o nieustannie pracującym mięśniu, musisz dostarczyć mu paliwa, aby żyć. Warto więc wiedzieć, jak funkcjonuje Twoje ciało i jak wytwarza energię do działania.

 

W przypadku sportu zawodowego, ale również i amatorskiego ta wiedza to już absolutny mus! Każda dyscyplina sportowa ma wyróżniające ją spośród innych cechy i zasady, a jedną z nich są właśnie szlaki energetyczne. Niektóre z nich będą przeważać w danej dyscyplinie i dlatego zawodnicy powinni świadomie je wykorzystywać. Wprawdzie organizm korzysta ze wszystkich szlaków, ale cała zabawa polega na tym, że można je odpowiednio trenować, aby szybciej i efektywniej osiągać lepsze wyniki w konkretnej aktywności.

 
 

Metabolizm

 

Metabolizm to wszystkie reakcje chemiczne oraz przemiany energii zachodzące w Twoim organizmie. Rozróżnia się reakcje anaboliczne, które mają na celu wytworzenie innych substancji oraz kataboliczne, które odnoszą się do procesów rozpadu.

 

Jedzenie, które trafia do Twojego układu pokarmowego jest rozkładane na składniki odżywcze, czyli mikro i makroelementy. To czego organizm nie wykorzysta, to produkty uboczne, które usuwane są z organizmu przez układ wydalniczy. Z kolei potrzebne składniki przy pomocy układu krwionośnego trafiają do komórek, gdzie są metabolizowane. Dzięki reakcjom metabolicznym energia z tych składników zostaje przekształcona w związek ATP na drodze procesów anabolicznych bądź też katabolicznych. ATP czyli adenozyno-5′-trifosforan jest po prostu formą energii, którą Twoje komórki potrafią wykorzystać. Jeśli ATP produkowane jest przy udziale tlenu to mamy do czynienia z oddychaniem tlenowym, jeśli tlen nie bierze udziału w reakcji, to mówimy o oddychaniu beztlenowym.

 

Wnioskując, makroelementy, czyli tłuszcze, białka, węglowodany i alkohole są katabolizowane, aby zaszła reakcja anaboliczna, czyli zostało wytworzone ATP.

 
 

ATP i skurcz mięśnia

 

ATP:

 

  • to związek chemiczny, który jest uniwersalnym źródłem energii dla wszystkich komórek w Twoim ciele;

  • składa się z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych połączonych „wysokoenergetycznymi” wiązaniami;

  • uczestniczy w wewnątrzkomórkowym transporcie energii;

  • powstaje jako magazyn energii dzięki procesom oddychania komórkowego (m.in. glikoliza, cykl Krebsa oraz fosforylacja tlenowa);

  • jest magazynowany w komórkach w niewielkich ilościach i bardzo szybko się wyczerpuje;

  • nazywa się go „komórkową walutą”, którą komórki gromadzą, gdy czeka je wydatek energetyczny, a wydają, gdy zachodzi dana reakcja, która wymaga energii;

  • zakłada się, że ATP jest zużywany w tym samym tempie, co produkowany, dlatego jest wykorzystywany w 100%, a Twój organizm każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą Twojego ciała.

 

Aby biegać sprinty, podnosić ciężary, grać w piłkę nożną czy po prostu chodzić, Twoje mięśnie muszą wykonać pracę, która polega na skurczu mięśnia. Zmiana długości lub napięcia mięśnia to właśnie skurcz. Można wyróżnić następujące rodzaje skurczu mięśnia:

 

  • izotoniczny – polega na zmianie długości mięśnia przy stałym napięciu mięśniowym, co daje nam ruch bez napięcia, dlatego czysty skurcz izotoniczny nie zachodzi nigdy;

  • izometryczny – polega na wzroście napięcia mięśnia przy stałej długości, co daje nam napięty mięsień, ale brak ruchu, np. gdy chcemy podnieść jakiś przedmiot, ale jego ciężar jest za duży i w efekcie napięliśmy bica, ale przedmiot nawet nie drgnął;

  • auksotoniczny – skurcz dwufazowy, który występuje najczęściej i polega na jednoczesnej zmianie długości i napięcia mięśnia, dzięki czemu możemy np. chodzić.

 

Skurcz mięśnia zachodzi dzięki energii uzyskanej z rozpadu związku ATP. Podczas reakcji hydrolizy ATP rozpada się na ADP (adenozyno-5′-difosforan) i cząsteczkę nieorganicznego fosforu (Pi), uwalniając przy tym energię pochodzącą z wysokoenergetycznych wiązań pomiędzy resztami fosforanowymi oraz elektronów, które pierwotnie są w stanie wysokiej energii, a po rozerwaniu wiązań przechodzą w stan energii niższej.

 

Hydroliza (rozpad) ATP:

 

ATP + H2O ⇄ADP + Pi + energia (30,5 kJ)

 

Jak większość reakcji chemicznych hydroliza ATP jest odwracalna. Reakcją odwrotną do hydrolizy ATP jest fosforylacja, podczas której ADP przyłącza do siebie jedną resztę fosforanową. Łatwo to zrozumieć, wyobrażając sobie ATP i ADP jako baterie naładowaną i rozładowaną. Naładowana bateria, czyli ATP ma energię, która może być wykorzystana do zasilania różnych reakcji komórkowych. Po zużyciu tej energii, bateria się rozładowuje. Rozładowana bateria, czyli ADP musi zostać naładowana, zanim będzie mogła zostać ponownie użyta jako źródło zasilania. Odtworzenie ATP jest więc odwróceniem reakcji hydrolizy ATP.

 

Zgromadzone w komórkach zapasy ATP szybko się wyczerpują, dlatego podczas wysiłku fizycznego poziom tego związku musi zostać uzupełniony. W zależności od rodzaju wysiłku oraz długości jego trwania, Twój organizm może skorzystać z 3 szlaków energetycznych, gdzie do zregenerowania ATP wykorzysta głównie następujące rodzaje paliwa:

 

  • kreatynę – szlak ATP-CP;

  • węglowodany – szlak glikolizy beztlenowej;

  • tłuszcze – szlak przemian tlenowych.

 

Wnioskując, ostatecznie każdy z tych szlaków działa na związku ATP, który jest źródłem energii dla wszystkich aktywności od oddychania, poprzez niedzielny spacer, aż po sprinty górskie. Jednak różnice znajdziemy m.in. w sposobie i tempie wytwarzania ATP.

 
 

Szlak ATP-CP

 

Szlak ATP-CP znany również pod nazwą systemu fosfagenowego jest przykładem beztlenowej przemiany energetycznej. Fosfageny to związki organiczne, których cząsteczki zawierają wysokoenergetyczne wiązanie, dlatego fosfageny nazywane są rezerwą energetyczną organizmu. Szlak ATP-CP jest wykorzystywany do bardzo krótkich i intensywnych aktywności takich jak: bieg na 60 metrów, jedno powtórzenie maksymalne w siadach, czy też zerwanie się z kanapy do dzwoniącego telefonu. To właśnie z tej drogi jako pierwszej korzysta organizm, aby uzyskać energię do gwałtownych i szybkich działań. Spośród wszystkich trzech szlaków, ATP-CP jest zdecydowanie najszybszy, ale dostarcza niewiele energii. W przypadku tego systemu zachodzą 3 główne reakcje.

 

Pierwsza z nich to omówiony powyżej rozkład ATP na ADP i cząsteczkę nieorganicznego fosforu (Pi), gdzie energia powstaje w wyniku rozerwania wiązań pomiędzy resztami fosforanowymi. Jednak jak już wiemy, ilość ATP zawartego w włóknach mięśniowych wystarcza na podtrzymanie skurczu trwającego zaledwie jedną sekundę, dlatego konieczna jest resynteza ATP.

 

W przypadku zużycia całego zapasu tlenu, ATP nie będzie dłużej wytwarzane na drodze oddychania komórkowego. W tej sytuacji Twój organizm wyprodukuje ATP z kwasu mlekowego. Kwas mlekowy powstaje w procesie oddychania beztlenowego, ale mięśnie nie potrafią go wykorzystać bezpośrednio. Energia, której potrzebują znajduje się w cząsteczkach fosfokreatyny (CP), które składają się z ATP i kreatyny (Cr). Powstają w krótkich okresach pomiędzy skurczami mięśni i znajdują się w tkance mięśniowej. Kolejną reakcją jest więc rozkład fosfokreatyny. Najpierw pod wpływem kinazy kreatyninowej fosfokreatyna rozpada się na grupę fosforanową i kreatynę (Cr), dzięki czemu grupa fosforanowa przyłącza się do ADP i powstaje ATP.

 

kreatyna + ATP ⇄ fosfokreatyna + ADP

 

Zapasy fosfokreatyny są niewiele większe od zapasów ATP, więc fosfokreatyna będzie najważniejszym źródłem energii w początkowej fazie wysiłku maksymalnego, czyli w pierwszych 10 sekundach.

 

Trzecią reakcją jaka ma miejsce w systemie fosfagenowym jest rozkład ADP na AMP (adenozyno-5′-monofosforan) i resztę fosofranową (Pi). Organizm jest sprytny i wykorzystuje powstałą grupę fosforanową, aby połączyć ją z inną cząsteczką ADP, skutkiem tego procesu jest oczywiście powstanie ATP.

 

ADP + H2O ⇄ AMP + Pi + energia

 

Podsumowując, szlak ATP-CP pozyskuje energię poprzez zużywanie zgromadzonych w tkance mięśniowej zapasów ATP oraz fosfokreatyny. Aby kontynuować konkretny wysiłek, potrzebna jest regeneracja tych związków. Całkowita resynteza ATP następuje po 5 minutach od wysiłku, natomiast pełne odtworzenie zapasów fosfokreatyny zajmuje około 8 minut.

 
 

Trening ATP-CP

 

Trening wykorzystujący szlak ATP-CP zdecydowanie pomoże Ci skakać wyżej, czy biegać szybciej, czyli poprawi Twoją siłę reaktywną, na którą składa się dynamika i eksplozywność, jednak nie sprawi, że zgromadzisz większe zapasy ATP albo zaczniesz wykorzystywać go przez dłuższy niż kilka sekund czas. Dlatego dyscypliny sportowe takie jak olimpijskie podnoszenie ciężarów, rzut oszczepem, czy sprint na 100 metrów polegają na jednym powtórzeniu lub trwają kilka sekund, ale intensywność z jaką są wykonywane, wymaga nawet od najlepszych sportowców od 3 do 5 minut przerwy, aby uzupełnić zasoby ATP i móc wykonać zadanie na poziomie zbliżonym do poprzedniego wysiłku.

 

Trening ATP-CP nie sprawdzi się w kontekście spalania tkanki tłuszczowej czy budowania masy mięśniowej, co nie oznacza, że należy go zaniedbywać. Trening ATP-CP może być świetnym sposobem na urozmaicenie Twoich treningów, a niewielka ilość powtórzeń sprawia, że nie jest aż tak obciążający jak inne jednostki treningowe. Jednak najważniejsze jest to, że trening ATP-CP jest najlepszym sposobem na budowanie siły, szybkości i mocy.

 

Trening ATP-CP jest treningiem przerywanym. Polega na intensywnym wysiłku trwającym maksymalnie 10 sekund i długich przerwach trwających 2 lub więcej minut pomiędzy powtórzeniami.

 

SZLAK ATP-CP

 

  • PRĘDKOŚĆ: Bardzo szybka.

  • GŁÓWNE PALIWO: Adenozyno-5′-trifosforan (ATP) i fosfokreatyna (CP) przechowywane w mięśniach.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Biegi sprinterskie do 100 metrów, pojedyncze powtórzenia w dwuboju i trójboju, rzut młotem/dyskiem/oszczepem, skok w dal/wzwyż, skoki narciarskie, golf.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTRÓRZEŃ / CZAS PRZERWY

  • 3-8 / 1-2 maksymalne powtórzenia w treningu siłowym lub maksymalnie intensywny wysiłek trwający od 8 do 15 sekund / długie przerwy trwające do 5 minut pozwalające na pełną regenerację.

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 3 razy w tygodniu.

  • JAK TRENOWAĆ ATP-CP: Krótkie sprinty, rzuty piłką lekarską, olimpijskie podnoszenie ciężarów, ćwiczenia plyometryczne.

 

Kto powinien włączyć trening ATP-CP do swojego planu treningowego?

 

Sportowcy korzystający ze szlaku ATP-CP cechują się dużą siłą i dynamiką, a ich dyscypliny polegają na szybkim i intensywnym wykonaniu jednorazowego wysiłku. Szlak ATP-CP będzie bardzo ważny dla np. dwuboistów, trójboistów, lekkoatletów, golfistów, zawodników grających w baseball. Również sporty drużynowe takie jak koszykówka, siatkówka, piła nożna, ale też tenis czy sztuki walki opierają się w dużym stopniu na szlaku ATP-CP w najbardziej intensywnych momentach takich jak: nagłe zrywy, sprinty, serwowania czy wyprowadzenie nagłego i silnego ciosu.

 
 

Szlak glikolizy beztlenowej

 

Kolejny szlak metaboliczny – jak sama nazwa wskazuje – również jest systemem beztlenowym. Mowa oczywiście o glikolizie beztlenowej, znanej również jako system anaerobowy. Mniej więcej po 10 sekundach wysiłku, Twój organizm przełącza się ze szlaku ATP-CP na szlak glikolizy beztlenowej, który polega na rozkładzie jednego ze znanych Ci już makroskładników, a mianowicie węglowodanów.

 

Jak już wiesz, w Twoim organizmie wszystkie węglowodany przekształcane są w cukier prosty, czyli glukozę, która może zostać wykorzystana od razu w tej postaci lub zmagazynowana w wątrobie i mięśniach pod postacią glikogenu. To właśnie glukoza znajdująca się we krwi oraz glikogen mięśniowy są głównymi substratami energetycznym dla szlaku glikolizy beztlenowej. Jednak podobnie jak w przypadku systemu ATP-CP zapasy glikogenu są bardzo wydajne, ale niestety dość ograniczone.

 

Omawiany szlak metaboliczny opiera się na glikolizie, która jest procesem chemicznym, podczas którego cukier przekształca się w kwas pirogronowy w warunkach beztlenowych, skutkiem czego wydzielana jest energia w postaci dobrze już Ci znanego ATP.

 

glukoza + 2Pi + 2ADP + NAD+ => 2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2NADH + 2H+ 2H2O

 

Podczas glikolizy oprócz pożądanego ATP powstaje również kwas mlekowy, dzięki któremu nasze mięśnie są w stanie pracować na wysokich obrotach, mimo iż układy oddechowy i krążenia nie są w stanie sprostać stawianym im wymaganiom. W sytuacji, gdy stężenie kwasu mlekowego jest już bardzo wysokie i nie ma możliwości odprowadzenia go z mięśni, szybko pojawiają się ból i zmęczenie, które zmuszają do przerwania wysiłku.

 
 

Trening glikolizy beztlenowej

 

Szlak glikolizy beztlenowej jest charakterystyczny dla intensywnego wysiłku trwającego do 2 minut. Właśnie z tego szlaku będziemy korzystać w głównej mierze podczas tzw. interwałów, czyli treningów polegających na przeplataniu krótkich i bardzo intensywnych ćwiczeń z ćwiczeniami o niższej intensywności lub przerwą np. tabata. Trening systemu glikolizy beztlenowej jest świetnym rozwiązaniem w kontekście spalania tkanki tłuszczowej. Podczas takiego treningu pojawia się dużo mikrouszkodzeń włókien mięśniowych, wykorzystywane są zapasy glikogenu, podnosi się temperatura ciała i wywołany zostaje efekt długu tlenowego (EPOC). Organizm musi „ostygnąć” i uzupełnić zapasy, dlatego po zakończeniu takiego treningu pobierany jest dodatkowy tlen (spłacany jest dług) w celu usunięcia kwasu mlekowego z mięśni poprzez przekształcenie go z powrotem na kwas pirogronowy. Dlatego dopiero po zakończeniu takiego treningu spalamy najwięcej kalorii.

 

U każdego z nas glikoliza beztlenowa może przebiegać inaczej, ponieważ szlak ten jest mocno uzależniony od zapasów glikogenu. Dlatego tak ważna w życiu każdego sportowca jest odpowiednia dieta i zbilansowane posiłki bogate w węglowodany, które zadbają o uzupełnienie poziomu glikogenu zgromadzonego w organizmie. Również produkcja kwasu mlekowego będzie przebiegać u każdego inaczej. Jest ona zależna od zapotrzebowania mięśni na ATP, czyli od rodzaju i intensywności treningu. Z kolei szybkość usuwania kwasu mlekowego z organizmu, czyli proces regeneracji powysiłkowej będzie zależał od stężenia tego kwasu, koncentracji jonów wodorowych, rodzaju włókien mięśniowych czy też tolerancji organizmu na wysiłek beztlenowy i poziomu wytrenowania.

 

SZLAK GLIKOLIZY BEZTLENOWEJ

 

  • PRĘDKOŚĆ: Szybka.

  • GŁÓWNE PALIWO: Glikogen mięśniowy i glukoza w krwiobiegu.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Biegi sprinterskie do 800 metrów, trening siłowy, 50 metrów stylem dowolnym, rundy w sportach walki trwające do kilku minut.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTÓRZEŃ / CZAS PRZERWY: 2-4 / 8-12 powtórzeń lub intensywny wysiłek trwający od 20 do 40 sekund / krótkie przerwy trwające do 2 minut.

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 2 razy w tygodniu na daną partię mięśniową.

  • JAK TRENOWAĆ ATP-CP: Różnego rodzaju treningi interwałowe.

 

Kto powinien włączyć trening glikolizy beztlenowej do swojego planu treningowego?

 

Odpowiedź to każdy, ponieważ trening tego typu pomaga spalać tkankę tłuszczową przy jednoczesnym zachowaniu masy mięśniowej, poprawia wydolność, buduje wytrzymałość, poprawia kondycję, zwiększa tolerancję na wysiłek beztlenowy, jest intensywny, ale jednocześnie zajmuje niewiele czasu, a dodatkowo pozytywnie oddziałuje na naszą psychikę oraz buduje charakter.

 

Sportowcy korzystający głównie z tego szlaku są szybcy, mają atletyczną budowę ciała i pozornie wydają się być „nie do zajechania”, aczkolwiek nie są tak silni jak sportowcy ATP-CP, ani tak wytrzymali jak sportowcy korzystający ze szlaku przemian tlenowych. Dyscypliny takie jak: biegi sprinterskie do 800 metrów, łyżwiarstwo szybkie na 500 metrów, 50 metrów stylem dowolnym, narciarstwo alpejskie, sporty walki czy kolarstwo torowe będą opierały się właśnie na systemie glikolizy beztlenowej.

 
 

Szlak przemian tlenowych

 

Jeśli wysiłek fizyczny przekracza 2 minuty, za produkcję ATP zaczyna być odpowiedzialny szlak przemian tlenowych. Jest to droga aerobowa, gdyż jako jedyna zachodzi w obecności tlenu. Aby wyprodukować energię, system ten również wykorzystuje glikogen mięśniowy, ale może także sięgnąć po zapasy zgromadzone w wątrobie, jeśli dłuższy wysiłek o umiarkowanej intensywności powoduje znaczne obniżenie stężenia glikogenu mięśniowego. Jednakże glikogen wątrobowy jest niezbędny dla pracy mózgu, dlatego jego zużycie może spowodować tzw. zjawisko ściany, które może doprowadzić do utraty przytomności, a nawet śmierci. Oprócz glikogenu na szlaku przemian tlenowych rozkładane są głównie glukoza z krwioobiegu i wolne kwasy tłuszczowe, ale energia może być pozyskana nawet z aminokwasów i alkoholu.

 

Rozkład glikogenu i glukozy krążącej we krwi rozpoczyna się w taki sam sposób jak podczas glikolizy beztlenowej. Jednak przy obfitym dopływie tlenu oraz wydłużonej, średnio intensywnej pracy mięśni cząsteczki kwasu pirogronowego nie są przekształcane w kwas mlekowy, lecz przechodzą do mitochondriów, gdzie są rozkładane na cząsteczki dwutlenku węgla oraz wody. Dodatkowo dwie cząsteczki tego kwasu są nieodwracalnie przekształcane w postać acetylokoenzymu A (acetyl-CoA). Ten pośredni związek wchodzi w drugi etap rozpadu węglowodanów, znany jako cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa). Główną funkcją cyklu Krebsa jest redukcja zawartości acetylokoenzymu A do dwutlenku węgla i atomów wodoru. W wyniku cyklu Krebsa powstałe w nim wysokoenergetyczne molekuły przechodzą przez błonę mitochondriów w procesie obejmującym transport elektronów. Podczas tego procesu energia chemiczna jest oddawana w kilku etapach w celu zapewnienia paliwa do tworzenia ATP z ADP i grup fosforanowych. W rezultacie całkowity rozkład jednej cząsteczki glukozy generuje do 38 cząsteczek ATP.

 

Nie da się ukryć, że produkcja ATP jest znacznie bardziej efektywna na drodze przemian tlenowych aniżeli beztlenowych. Oprócz możliwości wykorzystania innych niż cukry substratów energetycznych, szlak tlenowy wytwarza do 19 razy większą ilość ATP z jednej cząsteczki cukru w porównaniu z systemem beztlenowym, podczas którego generowane są tylko 2 cząsteczki ATP. Nic dziwnego, w końcu jesteśmy w stanie przeżyć kilka dni bez jedzenia, a nawet picia, z kolei kilkuminutowy brak dostępu do tlenu jest już dla nas śmiertelny. Wniosek jest jeden, szlak przemian tlenowych jest najważniejszy, bez niego po prostu „nie działasz”!

 

Na udział poszczególnych makroskładników w produkcji ATP będą miały udział takie czynniki jak:

 

  • intensywność wysiłku,

  • czas trwania wysiłku,

  • kondycja,

  • poziom wytrenowania,

  • dieta.

 

Tłuszcze będą głównym paliwem podczas dłuższego wysiłku o niskiej intensywności, czyli takiego poniżej 50% VO2 max, udział węglowodanów rośnie wraz ze zwiększaniem się intensywności wysiłku. Z kolei białko, które jest głównie materiałem budulcowym, może posłużyć za paliwo w ostateczności, gdy wyczerpane zostają inne źródła. Wtedy w procesie glukoneogenezy dochodzi do wykorzystania aminokwasów z tkanki mięśniowej.

 
 

Trening przemian tlenowych

 

Szlak tlenowy jest charakterystyczny dla sportów wytrzymałościowych, które wymagają ponadprzeciętnej wydolności aerobowej. System ten jest bardzo wrażliwy na ćwiczenia, dlatego łatwo go trenować i zwiększać swoją wydolność. Mimo iż, typowe treningi cardio są dość długie, to nadal są świetnym sposobem na utratę tkanki tłuszczowej. Jednak musisz mieć na uwadze, że faktyczne spalanie tkanki tłuszczowej podczas treningu tlenowego zachodzi dopiero po wyczerpaniu glikogenu mięśniowego, czyli mniej więcej po 80 minutach wysiłku. Wtedy też organizm przełącza się właśnie na korzystanie z wolnych kwasów tłuszczowych, które są niezawodnym, najbardziej wydajnym i najwolniej spalającym się substratem energetycznym podczas naprawdę długotrwałego wysiłku fizycznego.

 

Co ciekawe, również treningi interwałowe mogą zwiększyć zdolności organizmu do przemian tlenowych, ponieważ w procesie „spłacania długu tlenowego” zachodzą właśnie przemiany tlenowe. Dlatego tak ważne jest, aby nie lekceważyć żadnego z systemów.

 

Typowy trening cardio nie musi być żmudnym spacerowaniem na bieżni. Możesz zmniejszyć obciążenie i ćwiczyć dłużej, spróbować swoich sił na zajęciach tanecznych czy też zagrać w nogę. Z uwagi na niską intensywność wysiłku trening aerobowy może być świetnym narzędziem regeneracyjnym podczas dni wolnych od treningu.

 

SZLAK PRZEMIAN TLENOWYCH

 

  • PRĘDKOŚĆ: Średnia i wolna.

  • GŁÓWNE PALIWO: Glikogen, glukoza w krwiobiegu i wolne kwasy tłuszczowe.

  • PRZYKŁADOWY RODZAJ WYSIŁKU: Spacer, sztuki walki, sporty zespołowe jak np. koszykówka, piłka nożna, ultimate, długodystansowe: bieganie, pływanie, jazda na rowerze itd.

  • PRZYKŁADOWE: ILOŚĆ SERII / ILOŚĆ POWTÓRZEŃ / CZAS PRZERWY: 3-6 serii / 1-5 minut wysiłku o średnio-wysokiej intensywności / 1-5 minut przerwy LUB 1-3 serii / 8-20 minut wysiłku o średniej intensywności / 4-10 minut przerwy

  • CZĘSTOTLIWOŚĆ: do 3 razy w tygodniu.

  • JAK TRENOWAĆ SZLAK PRZEMIAN TLENOWYCH: Szeroko pojęty trening cardio, np. długodystansowe: spacery, bieganie, pływanie, jazda na rowerze.

 

Kto powinien włączyć trening przemian tlenowych do swojego planu treningowego?

 

Odpowiedź to oczywiście każdy, ponieważ dzięki takiemu treningowi dbamy o sprawność ważnych układów, czyli oddechowego i sercowo-naczyniowego, których zdolności słabną wraz z wiekiem. Dzięki aktywności fizycznej i treningom możesz wydłużyć poziom swojej wydolności. Dodatkowo dobrze wykonany trening wykorzystujący szlak tlenowy może skutecznie pomóc w redukcji tkanki tłuszczowej. Warto wziąć pod uwagę, że nawet dłuższy spacer może być formą treningu tlenowego i jednocześnie fajnym sposobem na regenerację.

 

Sportowcy działający głównie na systemie tlenowym zazwyczaj są szczuplejsi i lżejsi od sportowców korzystających z pozostałych dwóch szlaków. Dodatkowo cechują się ponadprzeciętną wytrzymałością, dzięki której są w stanie wykonywać daną aktywność przez naprawdę długi czas. Szlak przemian tlenowych będzie kluczowy dla np. maratończyków, ultramaratończyków, triathlonistów czy kolarzy długodystansowych.

 
 

Współpraca wszystkich 3 szlaków metabolicznych

 

Dla każdego rodzaju aktywności fizycznej energia pochodzi z ATP, który zawsze rozpada się na ADP i nieorganiczny fosforan. Nie ma możliwości, aby działał tylko jeden szlak metaboliczny. Niezależnie od dyscypliny sportowej, wszystkie 3 szlaki są wykorzystywane do produkcji ATP z tym, że udział niektórych może przeważać nad innymi. Dlatego trening kluczowego dla danego wysiłku szlaku powinien być priorytetem.

 

 

Rys. 1. Energy systems chart (3).

 

Na powyższym wykresie pokazane zostało, w jaki sposób trzy szlaki energetyczne oddziałują na siebie podczas pierwszych 120 sekund zrównoważonej aktywności fizycznej. Na początku uaktywnia się system ATP-CP (niebieski), zapewniający krótki, ale solidny zastrzyk energii. Szlak glikolizy beztlenowej (czerwony), jest tylko minimalnie zaangażowany na starcie, jednak szybko zwiększa swoją wydajność, gdy system ATP-CP spada. Wraz z upływem czasu, system oksydacyjny (zielony) przejmuje kontrolę. Na podstawie faz przejściowych można zobaczyć, jak trzy systemy współpracują ze sobą, aby zapewnić właściwą energię we właściwym czasie.

 
 

PODSUMOWANIE

 
  1. Organizm przetwarza energię ze składników pokarmowych na ATP, związek chemiczny, którego rozkład uwalania energię potrzebną do skurczu mięśni oraz przeprowadzenia innych procesów biologicznych.
  2. Wytwarzanie ATP obejmuje zarówno metabolizm (reakcje chemiczne) aerobowy (tlenowy) i anaerobowy (beztlenowy).
  3. Istnieją dwa systemy beztlenowe: szlak ATP-PC (szlak fosfagenowy) oraz glikoliza beztlenowa.
  4. Szlak ATP-PC jest wykorzystywany głównie podczas gwałtownego, szybkiego wysiłku wymagającego dużej mocy, np. bieg sprinterski na 100 metrów.
  5. Szlak glikolizy beztlenowej jest kluczowy podczas intensywnego wysiłku trwającego do 2 minut, np. 50 metrów stylem dowolnym. Wysokie stężenie kwasu mlekowego i brak możliwości jego odprowadzenia powodują zmęczenie i ból mięśni przerywające wysiłek.
  6. Przemiany tlenowe uwalniają energię głównie z węglowodanów i tłuszczy, a czasami nawet z białka i alkoholu. Szlak ten przeważa podczas długotrwałego wysiłku o niskiej intensywności, np. maraton.
  7. Udział poszczególnych substratów energetycznych w produkcji ATP zależy m.in. od: czasu trwania wysiłku, intensywności wysiłku, kondycji, poziomu wytrenowania, diety.
  8. Wszystkie 3 szlaki metaboliczne współdziałają! Trening szlaku przeważającego powinien być priorytetem.

 

 

ŹRÓDŁA:

 
  1. Beashel, Paul, et al. Advanced Studies in Physical Education and Sport. Nelson, 1996.
  2. Birch, K., et al. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012.
  3. Heffernan, Andrew, et al. “All About Your Metabolic Energy Systems.” Experience Life, Experience Life, 1 June 2012, experiencelife.com/article/all-about-your-metabolic-energy-systems/.
  4. Kraemer, William J., and Keijo Häkkinen. Handbook of Sports Medicine and Science: Strength Training for Sport. Blackwell Science, 2001.
  5. Siegfried, Donna Rae., and Cezar Matkowski. Anatomia i Fizjologia. Wydawnictwo Helion, 2009.
  6. Verstegen, Mark, and Pete Williams. Every Day Is Game Day: Train like the Pros with a No-Holds-Barred Exercise and Nutrition Plan for Peak Performance. Avery, 2015.

ATP-CP, tlenówka i beztlenówka, czyli wszystko o szlakach metabolicznych

18 grudnia 2018r.

trening personalny