תהליכי אספקת אנרגיה

[*הערה לקורא/ת: מאמר זה משופע בפרטים ומיועד למעוניינים להעמיק בנושא.]

כל העוסקים בפעילות גופנית נפגשו עם סוגים שונים של מאמץ גופני.

לעיתים אנשים מצליחים מאוד בביצוע מאמץ בעל אופי נתון ולא יצליחו יפה לבצע מאמץ מסוג אחר. לדוגמא: מרים משקולות מצטיין לא יצטיין באותה מידה בריצת 5 ק"מ.

ברור ,שישנם טיפוסי מאמץ שונים המחייבים מאפייני כושר שונים שיאפשרו את ביצועם.

אספקת אנרגיה לפעילות גופנית

תהליך התכווצות השריר צורך אנרגיה.

מקור האנרגיה- הוא תהליכים כימיים המתרחשים בתוך תא השריר.

תהליך שחרור האנרגיה: כאשר חומר מסוים (לדוגמא- A) בעל תכולת אנרגיה גבוהה , הופך בעקבות שינוי כימי לחומר אחר (לדוגמא- B) המכיל פחות אנרגיה בתוך התהליך משתחררת אנרגיה.

תהליך כיווץ השריר מתייחד בכך שהוא מסוגל להשתמש באנרגיה כימית המשתחררת בשעת פירוק חומר אחד בלבד והוא ATP .

בשעת הפעלת השריר החומר הזה מתפרק לשני רכיבים בעלי תכולת אנרגיה נמוכה וכך משתחררת האנרגיה לכיווץ השריר.

ה- ATP מצוי בכמות קטנה יחסית בשריר , כ: 4-6 מיליגרם על כל ק"ג, כמות המספיקה לעבודה במשך שניות בלבד.

ניצול מאגרי קריאטין פוספט.

קריאטין פוספט CP מצוי בשרירים בריכוז הגבוה פי 3 מריכוז ATP.

הוא מסוגל להגיב ולהתחבר למולקולת ה- ATP .

התגובה מתרחשת בשריר במהירות רבה ונעשית ללא השתתפות חמצן – אנאירובי.

מאגר ה- CP בכמות של 15-17 מ"ג /ק"ג בשריר ומספיקים לעבודה מאומצת של 7-8 שניות בלבד.CP שב ומצטבר בשעת התאוששות ממאמץ או בשעה שעצימות המאמץ פוחתת. מאגרי ה- ATP ו ה- CP מאפשרים התחלה מיידית במאמץ, גם עצים ביותר.

כגון: זינוק,הדיפה,זריקת כידון וכו' אולם לזמן פעילות קצר ביותר.

מאמצים עצימים בעלי משכי זמן ארוכים יותר כמו: ריצת 400,800. דורשים הפעלה ניכרת של ATP מפירוק אבות מזון. התאוששות ממאמץ מרבי קצר וחידוש מהגרי ATP ו ה-CP נמשך זמן קצר יחסית כשתי דקות. לכן ניתן להסביר את מס' הניסיונות האפשרי בתחרויות אתלטיקה למשל.

הגליקוליזה וייצור חומצת החלב

גלוקוז או גליקוגן הם הפחמימות העיקריות המשמשות ספק אנרגיה במאמץ.

גלוקוז- חד סוכר , מועבר בזרם הדם אל השרירים.

גליקוגן- רב סוכר ,נוצר ונאגר בכבד ובשרירים , משמש כמאגר פחמימות זמין.

פירוק הגליקוגן והגלוקוז נעשה בציטופלסמה.

מולקולת הגלוקוז מתפרקת לשתי מולקולות של חומצה פירובית ( בעזרת אנזימים), תוך כדי כך משתחררת אנרגיה המנוצלת ליצירת 2 מולקולות ATP .

במידה שחומר המוצא הוא גליקוגן , יתקבלו 3 ATP עבור כל יחידת גלוקוז מתפרקת.

כדי להפוך מולקולת גלוקוז לשתי מולקולות של חומצה פירובית יש להרחיק ארבעה אטומי מימן.אטומים אלו נקלטים ע"י חומר המשתתף בתהליך.

NAD+ המתקבל בתהליך הזה זמין להפעלת השריר.

כדי לקבל אספקה שוטפת של ATP יש צורך בפירוק מתמיד של גלוקוז ובאספקת + NAD לקליטת מימנים.

חומצת חלב-

מתקבלת כתוצאה של פירוק החומצה הפירובית.

יצירת חומצת החלב מאפשרת אספקה שוטפת של  NAD+ והמשך פירוק הגלוקוז.

תהליך פירוק הגלוקוז למולקולות של חומצת חלב נעשה ללא חמצן ונקרא אנאירובי.

ככל שהמאמץ עצים ,קצב פרוק הגלוקוז עולה, יצור החומצה הפירובית עולה, וכן קצב יצור חומצת החלב .

בתהליך האנאירובי ניתן ליצר ATP תוך פירוק גלוקוז ללא צורך בהשתתפות חמצן וללא הגבלות הנובעות מ: מע' הנשימה, מע' הדם והלב.

המסלול האנאירובי מאפשר אספקת ATP בקצב מהיר ,אולם עם מגבלות רבות:

יצור מוגבר של חומצת חלב- עלייה בחומציות השריר- השפעה שלילת על תפקודו.

כמו כן יש פגיעה בפעולתם של אנזימים הפעילים בפרוק הגלוקוז.

ה- PFK, הוא אנזים הפועל בשלבים הראשונים של פירוק הגלוקוז. כאשר הוא נפגע יורד כושר העבודה של השריר-עייפות. עלייה בחומציות פוגעת גם במנגנון הכיווץ.

התפתחות עייפות

עבודה עצימה.

האצת גליקוליזה

עלייה בריכוז חומצת חלב.

עלייה בחומציות התא

פגיעה בפעילות PFK פגיעה במנגנון הכיווץ

ירידה בקצב הגליקוליזה

התעייפות

ירידה בקצב אספקת ATP

התעייפות

חומצת חלב כגורם מגביל לביצוע המאמץ

חומצת חלב נוצרת בתאי השריר ,יכולה לעזוב את השריר ולפעפע אל הדם ( דיפוזיה)

הדבר מאפשר הרחקה של חומצת חלב מהם ומניעת הצטברותה בדם.

חומצת החלב המגיעה לכבד יכולה לשמש גם כחומר גלם ליצור גליקוגן.

ריכוז חומצת החלב תלוי בשלושה גורמים:

1· קצב ייצורה בשריר ובמסת השרירים הפעילים המייצרים חומצת חלב.

2· בקצב הפעפוע אל הדם.

3· בקצב שבו מורחקת חומצת החלב מהדם .

חומצת חלב נמצאת בדם בכל מצב, ובמנוחה ריכוזה בדם כ- 1.5 מילימול לליטר.

במאמץ עצים יעלה קצב יצור חומצת החלב בשרירים הפעילים על קצב הרחקתה – הדבר יגרום לעלייה בחומציות השריר- לעייפות ולהפסקת העבודה.

בזמן מאמץ תת מרבי יש איזון בין קצב יצור חומצת החלב לקצב הרחקתה כך שריכוז חומצת החלה נשאר בד"כ קבוע.

הסף האנאירובי

כאשר מבצעים מאמץ גופני, החל משלב מסוים מתחילה להצטבר חומצת חלב בדם.

ככל שהמאמץ גדול יותר וארוך יותר תצטבר בשריר יותר חומצת חלב.

הסף האנאירובי הוא קצב הפעילות המקסימאלי שניתן לקיימו בלי שיעלה ריכוז חומצת החלב . הסף האנאירובי שונה מאדם לאדם. ככל שלאדם יש כושר גופני טוב יותר, הסף האנאירובי שלו גבוה יותר.

דוגמא :

שני ספורטאים רצים בקצב מהיר ביותר ריצת 2000 מ' רץ א לאחר כ- 500 מ' יאלץ להאט את קצב ריצתו בעוד רץ ב' ימשיך באותו הקצב עד לסיום הריצה.

הסיבה ,לרץ ב' מערכת סבולת לב ריאה טובה יותר המספקת לו חמצן ואנרגיה כך שהסף האנאירובי שלו גבוה יותר מרץ א' שקצב הריצה היה מהיר לו מידי והוא למעשה השתמש במנגנון האנאירובי לכל אורך הריצה ולכן היה חייב להאט.

הסף האנאירובי נקבע בבדיקת מעבדה בה נלקח כל 5 דק 'של מאמץ עולה דם כדי לבדוק את ריכוז חומצת החלב אצל הספורטאי.

בד"כ במהירות של 14 קמ"ש לא יעלה ריכוז ח"ח עלייה נוספת במהירות המאמץ תעלה את ריכוז ח"ח.

בערך של ריכוז ח"ח 3-4 מילי מול ניתן לקיים פעילות לאורך זמן מעל מהירות זו ריכוז ח"ח יעלה באופן דרסטי.

התאוששות ממאמץ

הסף האנאירובי הוא מדד ישיר לסבולת אירובית, כלומר מדד ישיר לעומס העבודה שניתן לקיים למשכי זמן ארוכים יחסית.

במאמצים קצרים מאוד כמו קפיצה לרוחק ולגובה האנרגיה מסופקת מפירוק מאגרי ATP וקריאטין פוספט המצויים בשריר, אין עליה בריכוז חומצת החלב ובהתאוששות חל חידוש מאגרי ATP ן- CP חידוש שאורך 2 דקות בלבד.

במאמצים ארוכים יותר כמו: ריצת 400 , 800 וכו' המאמץ מלווה בהצטברות חומצת חלב ויש צורך לסלקה.

ההתאוששות במקרה השני לוקחת זמן ארוך יותר כ- 20 דק' ויותר תלוי בעוצמת המאמץ.

ההתאוששות הרצויה היא התאוששות פעילה ז"א בהליכה או ריצה קלה- הדבר ממריץ את שטיפת חומצת החלב אל הכבד.

חוב חמצן

לאחר ביצוע מאמץ ממשיכים לנשום נשימות יתר מעל לערכי מנוחה. הסיבה היווצרות חוב חמצן.

חוב חמצן – הוא צריכה העודפת של חמצן לאחר מאמץ מעבר לצריכת החמצן במנוחה.

הסיבות להיווצרות חוב חמצן:

בתנאים אירוביים- לאחר מאמץ יש צורך לשחזר את מלאי החמצן הקשור למיוגלובין שנלקח בתחילת המאמץ.

בתנאים אנאירוביים – נוצר חוב חמצן כדי לפרק את חומצת החלב שהצטברה.

עומס העבודה המיטבי (קצב ההתאוששות הפעילה) להתאוששות הוא 30-45% מהצח"מ.

מה שלא תעשו רק תתמידו ותהנו…

הילה הלר חדד