انرژی وسيستمهاي هوازي وغيرهوازي

انرژی

بزبان عامیانه(( انرژی)) به زور، قدرت، نیرو و غیره اطلاق می شود ولی از دیدگاه ورزشی ، انرژی را می توان به توانائی انجام کار ورزشی ( انقباض عضلانی ) تعبیر نمود.

 

اینکه چگونه این انرژی تولید می شود، اساس بحث را در این قسمت تشکیل می دهد . انرژی که از سوختن مواد غذایی حاصل می شود مستقیما” برای انقباض عضلانی بکار گرفته نمی شود بلکه صرف ساختن یک ماده شیمیایی بنام آدنوزین تری فسفات(adenosine Triphosphate ) میگرددکه به شکل ATP نشان داده می شود ، این ماده در سلولهای عضلانی بصورت ذخیره موجود می باشد و بعنوان سوخت در اختیار سلولهای عضلانی قرار می گیرد . ATP یک ترکیب شمیائی بسیار پیچیده است که از یک مولوکول آدنوزین ( که یک ترکیب قند دار است) و سه گروه سه گروه فسفات تشکیل شده است . به این معنی که با شکستن هر یک از این پیوندها – که به پیوندهای پر انرژی موسومند- و آزاد شدن یک گروه فسفات، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود ؛ به نحوی که از کل مولکول چیزی در حدود 8000 تا 12000 کالری تنرژی بدست می آید .

سیستم های مولد انرژی بدن

هر نوع فعالیتی که انجام دهید یا از سیستم هوازی( Aerobic ) کسب انرژی می نماید، یا از طریق سیستم غیر هوازی و یا از ترکیبی از این دو سیستم . وظیف مربی ابتدا آن است که مشخص نماید در رشته ا ی که تدریس می کند چه سیستمی بیشتر نقش تولید انرژی را دارد تا با توجه به آن برنامه تنرینی صحیحی را پی ریزی نماید. بطور کلی دو سیستم در بدن تولید انرژی می نمایند . شکل 1 – 2 خلاصه ای از سیستم های انرژی بدن را نشان می دهد . ایندو سیستم عبارتند از:

1- سیستم  غیر هوازی

2- سیستم هوازی

سیستم های انرژی زای غیر هوازی ( Anaerobic )

الف – سیستم PC – ATP : این سیستم برای کلیه فعالیتهائی که با شدت، قدرت و سرعت بسیار زیادی که زمان اجرای آن کمتر از 10 ثانیه باشد توام هستند ، تولیدATP می نماید مانند انواع پرتابها در دو و میدانی ، فعالیتهای شدید و کوتاه مدت در والیبال و بسکتبال و کشتی . مقدار انرژی حاصل از این سیستم در مقایسه با سیستم هوازی ناچیز است و ضمنا” مواد زائد حاصل از واکنشهای این سیستم هم ناچیز است. این سیستم بدون استفاده از اکسیژن انرژی تولید می نماید. انرژی حاصل از ATP سبب می شود که رشته های عضلانی بر روی هم سر خورده ، انقباض عضلانی بوجود آید .

کراتین فسفات ( CP ) از نظر آزاد کردن انرژی شبیه ATP عمل می کند . عدهای از محققین این عقیده را دارند که بعد از 10 تا 30 ثانیه CP شکسته شده ، انرژی حاصل از صرف ساختنATP می شود؛ بعبارت دیگر سیستم PC – ATP در فعالیتهای شدیدی که به مدت 30 ثانیه طول می کشد ، تولید انرژی مینماید . بهر حال خواه تحقیق دانشمندان درست باشد و خواه غلط ، فعل و انفعالات ذیل صورت می پذیرد ولی اختلاف عقیده در مورد زمان آنها است.

ATP  >         ADP+P

C+P > CP

بعد از یک فعالیت شدید و کوتاه مدت ، بدن می تواند از طریق استراحت های حساب شده، دوباره ATP تولید نماید.

درصد تولید ATP ( از طریق سیستم PC – ATP )/ میزان استراحت بر حسب ثانیه بمقدار ناچیز

به مقدار نا چيز < زير 10ثانيه

50 < زير 30 ثانيه

75 < زير 60 ثانيه

88 < زير 90 ثانيه

94 < زير 120 ثانيه

100 < بالاي 120ثانيه

ب – سیستم اسید لاتیک ( گلیکولیز ): نظر به این که این سیستم ، اسید لاتیک تولید می نماید به آن سیستم اسیدلاکتیک گویند. البته در کتابهای فیزیولوژی این سیستم تحت عنوان گلیکولیز بررسی می شود. کلیه فعالیتهایی که با شدت زیاد و بمدت بیش از 30 ثانیه ( 2 تا 3 دقیقه) طول بکشند ، از این سیستم کسب انرژی می کنند و این زمانی است که بدن اکسیژن کافی در دسترس ندارد. تنها هیدراتهای کربن میتوانند بعنوان سوخت در اختیار این سیستم قرار گیرند. هیدراتهای کربن نه تنها برای این سیستم تولیدATP می نماید بلکه ترکیبات شیمیائی بخوصوصی بوجود می آورندکه برای شکسته شدن مولکو لهای چربی و پروتئینی لازم می باشند. ATP حاصل از این سیستم از سوخت ناقص هیدراتهای کربن حاصل می شود . از شکسته شدن هر مولکول گلوکز در این سیستم، دو مولکول ATP بدست می آید که این مقدار، در حدود 5% از کل مقدار ATP می باشد از شکسته شدن یک مولکول  گلوکز در سیستم هوازی بوجود می آید . گرچه مقدار تولید ATP از این طریق کم می باشد ، ولی حائز اهمیت است زیرا زمانی که بدن با کمبود اکسیژن مواجه می شود، این سیستم شروع به کار می نماید . محصول نهایی این سیستم ( بعد از تولید ATP ) اسید لاتیک می باشد که مقدار زیاد آن سبب خستگی زود رس می شود . توانائی تحمل اسید لاتیک در ورزشهای غیر هوازی ، شرط موفقییت ورزشکاران محسوب می شود. تمرینات هوازی باعث می شود که اسید لاتیک زودتر تجزیه گردد. درباره سرانجام اسید لاتیک و مبارزه با آن، طی فصلی جداگانه مطالبی عنوان خواهد شد.

خلاصه ای از فعل و انفعالات شیمیائی که در این سیستم صورت می پذیرد بشرح ذیل است :

2ATP + 2H2O + اسيد لاكتيك 2 < 2ADP + 2Pi + گلوكوز

{ توضیح: ADP در واقع ATP است که یک گروه فسفاتش را از دست داده و Pi گروه فسفات است .}

سیستم هوازی ( AEROBIC )

این سیستم از نظر تقویت دستگاه گردش خون و تنفس حائز اهمیت می باشد و در پزشکی ورزشی، با تقویت این سیستم بیماران قلبی را مداوا می نمایند . توصیه می شود افراد مسن سیستم هوازی خود را تقویت نمایند تا بتوانند از سلامت بیشتری برخوردار گردند.

وقتی بدن در حالت پایدار باشد ، این سیستم تولید انرژی می نماید و این حالتی است که حرکات ورزشی در کمتر از حداکثر شدت(Submaxima1 ) اجرا شود. هر سه نوع مواد غذایی می توانند از طریق این سیستم سوخته، ATP تولید نمایند . در حضور اکسیژن یک مولکول گلوکز شکسته شده، 38 مولکول ATP تولید می کند.

{ توضیح : O H C = گلوکز }

طور کلی دو سری از واکنشهای شمیمیائی در سیستم هوازی برای تولید ATP دخالت دارند . شکل 1 . 2 خلاصه ای از اعمال فوق را نشان می دهد. در سیستم هوازی مواد غذائی قبل از اینکه بتوانند تبدیل به ATP شوند، ابتدا باید تبدیل بمواد شیمیائی دیگر گشته، وارد چرخه کربس و سیستم انتقال الکترونی شوند و سپس انرژی از آنها بدست آید.

چرخه کربس ( krebs  Cycle )

کلیه مواد غذایی قبل از اینکه وارد سیکل شوند باید به یک ماده شیمیایی بنام استیل کوآنزیم( A – CO Acety1 ) تبدیل و سپس وارد سیکل شوند .

دو عمل شمیائی در سیکل کربس انجام میشود:

1- تولید CO2

2- آزاد شدن اتم هیدروژن ( یون پروتون و یک الکترون ) . co2 توسط دستگاه تنفس خارج می شود.

سیستم انتقال الکترون( System Transport Eiectron = ETS )

محصول نهایی این این سیستم آب می باشد . اتم هیدروژنی که از سیکل کربس خارج می شود با اکسیژنی که وارد بدن می شود ترکیب شده، آب را بوجود می آورد . اعمال فوق که منجر به تشکیل آب می شود مجموعا” سیستم انتقال الکترونی نامیده می شوند که در میتوکندری سلولهای عضلانی صورت می پذیرند .

O 2 H 2 > 2 O + e 4 + H 4

ATP طی یک سری از اعمال شیمیائی در حین تشکیل آب بوجود می آید . بعبارت دیگر زمانی که یون هیدروژن و الکترون توسط ETS منتقل می شوند تا با اکسیژن آب دهند، در همان زمان انرژی آزاد گشته ، ATP حاصل می شود. انتقال الکترون برابر است با آزاد شدن انرژی که انرژی بدست آمده، در واکنش زیر شرکت می کند:

ATP <   انرژی + P + ADP

لازم به توضیح است که 90 درصد از مجموع کل ATP از طریق این سیستم حاصل می شود.

جدول 1 . 2 مشخصات کلی سیستم های مولد انرژی بدن را ( در رابطه با اکسیژن، تولید ATPو مواد غذایی ) نشان می دهد

جدول شماره 1 .2

تولید ATP نیازبه 2 O مواد غذایی یا سوخت شیمیائی سیستمها

محدود وکم   ندارد   فسفات کراتین   الف- سیستم غیر هوا زی PC – ATP

بد و کم     ندارد   گلیکوژن ( گلوکز)     ب-  سیستم غیر هوازی اسیدلاکتیک

زیاد و نامحدود   ندارد  گلوکوژن،چربی،پروتئین  ج- سیستم اکسیژن(خواه)

جدول 2.2 حداکثر ظرفیت ( Capacity ) و توان ( power ) سیستم های مولد انرژی بدن را در رابطه با تولید ATP نشان می دهد.

جدول شماره 2.2

حداکثر ظرفیت                حداکثر توان تولید ATP سیستمهای انرژی

و موجودی ATP (مولکول)  ( مولکول) در دقیقه

7 %                                     6/3 PC – ATP

2/1                                     6/1                 اسید لاکتیک

%9                                     5/1                ( فقط از گلیکوژن) هوازی

به طور کلی تارهای عظلانی بدن از نظر هوازی بودن به دو دسته تقسیم می شوند:

۱ – رشته های عظلانی سفید یا تند اقباض ، که فعالیت های غیر هوازی ( سرعتی ) را بهتر انجام می دهد.

۲ – رشته های عظلانی قرمز یا کند اقباض ، که در انجام فعالیت های هوازی ( استقامتی ) موفق تر می باشند.

عظلاتی که تارهای سفیدشان بیشتر باشد اساسا غیر هوازی می باشند مانند: عظلات دوقلوی ساق ، دلتوئید ، دو سر بازو وعظلاتی که درصد تارهای تارهای قرمزشان بیشتر باشد هوازی هستند مانند عظلات راست شکمی، پشت پا و ….

جدول 3. 2 – تقسیم بندی ورزشهای گوناگون از نظر دخالت درصد سیستم های انرژی بدن

انواع رشته های ورزشی      درصد سیستمهای       درصد سیستمهای     درصد سیستم

A – ATP و اسید لاکتیک    اسید لاکتیک و هوازی       هوازی

1- اسکی

الف – مارپیچ                        80                                    20                                 =

ب –  تفریحی                         34                                    33                               33

پ –  برف نوردی                    –                                       5                                 95

2- بسکتبال                          85                                    15                                 –

3- بیس بال                          80                                    20                                 –

4- تنیس                               70                                    20                               10

5- دو و میدانی

الف – میدانها                       90                                    10                                –

ب- 100 و 200 متر              98                                      2                                 –

پ- 400 متر                         80                                    15                                 –

ت- 800 متر                         30                                    65                               5

ث- 3000 متر                       20                                    40                              40

ج- 1500 متر                        20                                   55                              25

چ- 5000 متر                        10                                   20                              70

ح- صحرا نوردی                    5                                    15                              80

خ- ماراتن                               –                                    5                                95

6- شنا و شیرجه

الف – شیرجه و 50 متر       98                                   2                                 –

ب- 100 متر                          80                                  15                             5

پ- 200 متر                          30                                  65                             5

ت- 400 متر                          40                                  40                            20

ث-  1500 متر                       10                                  20                           70

8- فوتبال

الف- گلرو فورواردها           80                                  20                            –

ب- هافک ها                        60                                  20                           20

9- کشتی                             90                                  10                            –

10- قایقرانی                       20                                  20                           50

11- والیبال                           90                                  10                            –

12- شمشیر بازی               90                                  15                            –

13- گلف                               95                                  5                              –

14- هاکی روی چمن           10                                20                           20

* لازم به ذکر است که رشته رزمی کیوکوشین از جمله ورزش هایی است که از کلیه

سیستم های انرژي استفاده می کند:

سیستم PC – ATP : اجرای یک کیهون ترکیبی

سیستم اسید لاکتیک: مبارزات آزاد

سیستم هوازی :تمرینات ایدو کیهون ( تمرینات ۳۵ دقیقه )