منبع‌های انرژی در ورزش‌های مختلف

تعریف انرژی و انواع آن

انرژی را توانایی انجام «کار» تعریف نموده‌اند. واحد انرژی کیلو کالری است که قادر است درجه حرارت یک کیلوگرم آب را یک درجه سانتیگراد افزایش دهد و «کار» نیز اعمال نیرو در مسافت معیّنی است.
انواع انرژی عبارتند از: (W=F.D)
1- شیمیایی
2- مکانیکی
3- نورانی (الکترومغناطیسی)
4- الکتریکی
5- گرمایی
6- هسته‌ای.
از بین انواع انرژی تنها انرژی شیمیایی و مکانیکی در ورزش، مورد نظر ماست. انرژی شیمیایی مفید برای کار عضلانی در پیوندهای فسفات‌دار پر انرژی ATP ذخیره می‌شود که در فعالیت، انرژی انقباض عضلانی را تأمین می‌کند. ATP علاوه بر تأمین انرژی انقباض عضلانی، تأمین کننده‌ی انرژی واکنشهای درون سلولی دیگر نیز می‌باشد. از طرفی تمام انرژی رها شده از ATP صرف کار مفید نمی‌شود، بلکه حدود 80%-75% آن به صورت گرما دفع می‌شود. انرژی شیمیایی حاصل از مواد غذایی در بدن، نهایتاً به انرژی مکانیکی، الکتریکی (تحریکهای عصبی - عضلانی) و حرارتی تغییر شکل می‌یابد.

دستگاههای تولید ATP

1- دستگاه کراتین فسفات یا فسفاژن (آدنوزین‌تری فسفات - کراتین فسفات)
2- دستگاه اسید لاکتیک (گلیکولیز بی‌هوازی)
3- دستگاه اکسیژن (هوازی)
شکل قابل مصرف انرژی در بدن ATP است. مقدار انرژی که از تجزیه هر مول ATP رها می‌شود بین 7-12 کیلوکالری برآورده شده است. پس از مصرف ذخایر ATP عضلات و بدن ATP به سرعت به وسیله یکی از سه دستگاه یاد شده بازسازی می‌شود.

دستگاه کراتین فسفات (CP)

کراتین فسفات نیز همچون ATP در تارهای ماهیچه‌ای ذخیره می‌شود و در صورت تجزیه، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند. مقدار ذخایر CP نزدیک به سه برابر ذخایر ATP است و روشن است که انرژی حاصل از تجزیه CP صرف بازسازی ATP شده و در واقع ATP در فعالیت به همان سرعتی که تجزیه می‌شود به یاری انرژی CP بازسازی می‌شود.
مقدار کل ATP و CP در تارهای عضلانی بسیار کم است (در مردان 6/. مول، و در زنان 3/. مول) دخیره ATP و CP در تارهای عضلانی بسیار کم است (در مردان 6/. مول، و در زنان 3/. مول) ذخیره ATP و CP در هر کیلوگرم عضله به ترتیب 4-6 هزارم مول و 17-15 هزارم مول می‌باشد. کل ذخایر ATP-CP در فردی که 30 کیلوگرم عضله داشته باشد 690-570 هزارم مول می‌باشد که معادل 6/9-5/7 کیلو کالری انرژی است، (برای بازسازی یک مول ATP نیاز به 3/5 لیتر اکسیژن می‌باشد.)

دستگاه اسید لاکتیک (تجزیه‌ی بی‌هوازی گلیکوژن)

دومین راه تولید ATP بدون وجود اکسیژن برای فعالیتهای شدید، دستگاه اسیدلاکتیک است. در این دستگاه گلوکز و گلیکوژن به صورت ناقص تجزیه شده و تولید مقدار کمی انرژی و اسید لاکتیک می‌کنند. با افزایش اسیدلاکتیک، غلظت یون هیدروژن (H) اضافه شده، اسیدیته عضله و خون نیز بالا می‌رود و واکنشهای آنزیمی دچار اختلال می‌شوند. مقدار انرژی خالص این دستگاه قادر است 2 مول ATP تولید نماید، در حالی که تجزیه کامل همان مقدار گلوکز در دستگاه هوازی 38 مول ATP تولید می‌کند. البته اهمیت دستگاه اسیدلاکتیک در این است که 2 مول ATP به سرعت بازسازی می‌شود و در اختیار عضلات فعّال برای انجام فعّالیتهای سریع و شدید قرار می‌گیرد. فعّالیتهای 180- 30 ثانیه در این گروه قرار دارند (دوهای 400 و 800 متر). امّا بازده خالص دستگاه اسیدلاکتیک 1/2-1 مول ATP بیشتر نیست، زیرا عضلات قادر نیستند بیش از 2/3-2 گرم اسیدلاکتیک را در هر کیلوگرم از وزن خود تحمل کنند. که مقدار 1/2 مول ATP این دستگاه تقریباً دوبرابر بازده دستگاه فسفاژن (0/7-0/6 مول) می‌باشد. همانطور که قبلاً بیان شد اهمیت دستگاههای بی‌هوازی در فراهمی سریعATP است برای مثال بازسازی 1/2 مول ATP به روش هوازی در حال استراحت نیاز به 15 دقیقه زمان دارد.

دستگاه هوازی (اکسیژن)

در دستگاه هوازی و به همراه اکسیژن، همه‌ی موادّ غذایی به ویژه قندها و چربیها به طور کامل تجزیه شده و تولید انرژی زیادی می‌نمایند (برای مثال یک مول گلوگز، 38 مول ATP تولید می‌کند).


در دستگاه هوازی، مواد غذایی عمدتاً در میتوکندری سلول و به همراه اکسیژن سوخته، تولید انرژی می‌نمایند. اما دستگاه هوازی تولید ATP زیاد را به قیمت از دست دادن سرعت تولید ATP به دست آورده است، به عبارتی سرعت تولید ATP در این دستگاه کمتر از دستگاه بی‌هوازی است.
برای بازسازی یک مول ATP از قندها تقریباً 3/5 لیتر اکسیژن و از چربیها تقریباً 4 لیتر اکسیژن مصرف می‌شود. در زمان استراحت 0/25 لیتر اکسیژن در دقیقه مصرف می‌شود. بنابراین هر 16-14 دقیقه یک مول ATP می‌تواند از طریق دستگاه هوازی بازسازی شود. اما برای یک دونده‌ی ورزیده‌ی استقامتی، 1/5 مول ATP در زمان یاد شده، بازسازی می‌شود.
(ذخیره گلیکوژن در 30 کیلوگرم عضله 450-400 گرم می‌باشد و ذخیره گلیکوژن در هر کیلوگرم از عضله بین 15-13 گرم است).
با روشهای تمرینی و تغذیه‌ای خاصی می‌توان این ذخایر را دو تا سه برابر افزایش داد.

رابطه‌ی مصرف اکسیژن و تولید انرژی

برای سوختن مقدار مشخصی چربی نسبت به قند در بدن نیاز به اکسیژن بیشتری داریم زیرا مقدار اکسیژن در فرمول ساختمانی چربیها کمتر از قندهاست. یک مول اکسیژن در طبیعت حدود 22/4 لیتر و در بدن حدود 24 لیتر حجم دارد. برای اکسیداسیون یک مول قند (180گرم) به 144 لیتر اکسیژن نیاز می‌باشد؛ در حالی که برای اکسیداسیون 180 گرم چربی به حدود 395 لیتر اکسیژن نیاز است «اکسیداسیون 284 گرم چربی (یک مول اسید چرب 18 کربنه) حدود 624 لیتر اکسیژن نیاز دارد». به عبارتی وقتی یک لیتر اکسیژن همراه قندها مصرف شود 5 کیلوکالری انرژی آزاد می‌شود، در حالی که مصرف یک لیتر اکسیژن همراه چربیها 4/7 کیلوکالری گرما رها می‌سازد.
منبع مقاله :
رمضانی‌پور، محمدرضا، (1390)، اصول صحیح و علمی تمرین، مشهد: مؤسسه‌ی چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی، چاپ چهارم