Ljudsko tijelo je komplicirana, prilično dobro ustrojena i nadasve zadivljujuća cjelina. Za svoje funkcioniranje, naravno, treba energiju. Na staničnoj razini, sve se u energetskom smislu vrti oko spoja imena ATP (adenosine-triphosphate).

Objašnjavanje zašto je jedino ATP iskoristiv kao energija odvelo bi nas u preznanstvenu sferu, stoga ću se pokušati usredotočiti na bitno.

Što je ATP?

ATP je valuta unutarstaničnog prijenosa energije. Drugim riječima, dok ima ATP-a, ima i energije (mišićna kontrakcija), a kad ga nema, mišić ne može obavljati svoju funkciju. Strukturu čine jedna purinska baza, adenin koja je spojena s jednom molekulom šećera riboze. Na prsten riboze spojena su također i 3 fosfatne grupe:

Dvije krajnje fosfatne grupe u svojim kemijskim vezama čuvaju veliku količinu energije i zato je ATP visokoenergizirani spoj.

Kako ATP daje energiju? Da bi se dobila energija, ATP se mora razgraditi, što se događa posredstvom molekule vode (hidroliza). U tome posreduje enzim ATPaza. Pucanjem visokoenergetske veze među fosfatima, ATP ostaje bez jedne fosfatne grupe te se pretvara u ADP (adenosine-diphosphate). I sad tu dolazimo do problema.

ATP se u mišićima nalazi u izuzetno ograničenim količinama te ga je potrebno obnavljati kako bismo mogli nastaviti sa radom (treningom). Energija dobivena iz ATP traje samo 1-4 sekunde! ATP se, naravno, obnavlja vraćanjem jedne fosfatne skupine ADP-u.

Postoje 3 načina (procesa) kojima se može obnoviti ATP:

1. Fosfagen sistem

Osigurava ATP primarno za kratkotrajnu aktivnost visokog intenziteta (npr. trening s opterećenjem i sprintevi), ali je aktivan na početku bilo koje aktivnosti bez obzira na intenzitet. Sistem počiva na hidrolizi ATP-a i razgradnji još jednog visokoenergiziranog spoja - fosfokreatina (CP).

Dakle, ATP se hidrolizom pretvara u ADP, a fosfokreatin (posredstvom kreatin kinaze) donira fosfat kako bi se obnovio ATP. Budući da je fosfokreatin spremljen u relativno malim količinama, fosfagen sistem ne može osigurati energiju za kontinuiranu, dugotrajnu aktivnost.

Količina ATP je u tijelu 80-100 g, a CP je u skeletnom mišiću prisutan u 4-6 puta većoj količini nego ATP. Dakle, fosfagen sistem služi za brzo obnavljanje ATP-a i u tome je njegova vrijednost. Tip II mišićnih vlakana sadrže veću koncentraciju CP nego tip I (sporookidajuća).

Postojeći ATP iz mišića osigurava energiju za 1-4 sekunde aktivnosti. Fosfagen sistem se na to nastavlja i osigurava ATP za daljnjih nekoliko sekundi. Tipični primjer aktivnosti koja koristi ovaj energetski sistem je sprint na 100 m na kraju kojega će rezerve CP vjerojatno biti skroz iscrpljene.

2. Glikoliza

Ovo je sljedeća linija proizvodnje ATP-a, koja preuzima štafetnu palicu nakon što se iscrpio kapacitet fosfagen sistema. Ovdje je supstrat za dobivanje ATP-a glukoza, odnosno glikogen. Glikoliza uključuje djelovanje mnoštva enzima pa zbog toga resinteza ATP-a nije toliko brza kao kod fosfagen sistema. Međutim, zalihe glikogena i glukoze su puno veće od zaliha CP, pa je kapacitet ovog sistema puno veći od fosfagena. Odvija se kao i fosfagen sistem, u sarkoplazmi.

Završni produkt glikolize je piruvat, čija sudbina dalje može ići u dva smjera:

1. pretvaranje u laktat
2. prijelaz u mitohondrije

Prvo se zove anaerobna glikoliza (brza), a druga spora ili aerobna glikoliza. Brza glikoliza=trening visokog intenziteta; spora glikoliza=trening niskog intenziteta.

Stvaranje laktata se povećava sa povećanjem intenziteta treninga i ovisi o tipu mišićnih vlakana. Tip II ima veću aktivnost glikolitičkih enzima od tipa I.

Nakupljanje laktata je veće kod intenzivnije aktivnosti s prekidima, nego kod kontinuirane aktivnosti nižeg intenziteta. Što je sportaš utreniraniji, to je njegova tolerancija na laktate veća, tj. nakupljanje laktata je manje. Laktati se iz mišića otklanjaju oksidacijom unutar istog mišićnog vlakna gdje su i proizvedeni, ili se krvotokom odvode do drugih vlakana gdje se odvija oksidacija. Također se krvotokom mogu transportirati u jetru gdje se pretvaraju u glukozu (proces se zove Cori cycle).

Postoji termin lactate treshold (LT), a označava intenzitet pri kojem se mišić pretežno počinje oslanjati na aerobni metabolizam.

Primjer aktivnosti kod koje se koristi anaerobna glikoliza je trening s utezima koji za cilj ima hipertrofiju mišića. Kao što znamo, treniramo li odgovarajućim intenzitetom, itekako ćemo "osjetiti" stvaranje laktata u vidu žarenja, tj. pečenja u aktivnom mišiću.

3. Oksidativni sistem

To je primarni izvor ATP-a u mirovanju i kod aktivnosti niskog intenziteta koji koristi primarno ugljikohidrate i masti. Kako se intenzitet povećava, preferencija se pomiče u korist ugljikohidrata. Kod aerobne aktivnosti visokog intenziteta, primarni supstrat su ugljikohidrati, pod uvjetom da ih ima dovoljno. Oksidativni sistem je od svih najkompleksniji i stvara najviše ATP-a, ali je zato najsporiji način na koji tijelo do njega dolazi.

Oksidacija glukoze i glikogena

Prva faza je glikoliza do piruvata i ako ima dovoljno kisika (tj. ako aktivnost nije preintenzivna), piruvat ulazi u mitohondrije ("energetske centrale" unutar stanice) gdje započinje Krebsov ciklus. U Krebsovom ciklusu piruvat prolazi kroz niz kaskadnih reakcija da bi se na kraju iz ADP-a sintetizirao ATP.

Istovremeno se odvija tzv. lanac transporta elektrona koji također proizvodi ATP. Reakcija u kojoj je na ovaj način proizveden ATP zove se oksidativna fosforilacija i donosi najviše molekula ATP-a (1 molekula glukoze --> 36 molekula ATP).

Oksidacija masti

Trigliceridi spremljeni u adipocitima se mogu razgraditi djelovanjem enzima lipaze. Rezultat je oslobađanje slobodnih masnih kiselina u krvotok kojim dolaze do mišića gdje direktno ulaze u Krebsov ciklus. Tu prolaze kroz lanac transporta elektrona (ETC) da bi iz ADP-a sintetizirale ATP (također se zove oksidativna fosforilacija). Oksidacija masnih kiselina donosi još više molekula ATP nego glikoliza.

Dakle, da ponovim najbitnije...

Kad nešto pojedemo, tijelo to na neki način mora pretvoriti u energiju, odnosno u "građevni materijal" za svaki svoj dio, svaku stanicu. Drugo ime za energiju, bar što se stanica tiče, je ATP. Do njega se može doći na 3 gore opisana načina. Način koji će tijelo izabrati ovisi o intenzitetu aktivnosti koju obavlja, ali i o trajanju aktivnosti.

Navedeni energetski sistemi obično rade zajedno. Zbog toga najčešće ne možemo govoriti o tome koji od sistema je aktivan, već je točnije govoriti o tome koji od njih prevladava. A koji će sistem prevladavati ovisi, dakle, o tome koliko brzo trebamo energiju i koliko energije trebamo.

Objavljeno 09.10.2020.