منشاء تمام انرژی ها خورشید است که به صورت انرژی نورانی آشکار می شود . واکنش های شیمیایی در گیاهان (فتوسنتز) نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می کند. این انرژی در گیاه ذخیره می شود . در جای خود ، ما هم انرژی مورد نیازمان را از راه خوردن گیاهان یا حیواناتی که از گیاهان تغذیه می کنند ، به دست می آوریم. مواد مغذی خوراک های بلعیده شده پس از طی فرایندهای لازم ، به صورت کربوهیدرات ها ، چربی ها و پروتئین ها در بدن ذخیره می شوند. این سه نوع ماده ی سوختی اصلی و یا به سخن دیگر سویستراهای انرژی ، در صورت لزوم در سلول های بدن تجزیه شده و انرژی ذخیره شده در خود را آزاد می کنند. هر سلول دارای فرایندهای شیمیایی است که سوبستراها را به انرژی تبدیل می کند که این انرژی توسط همان سلول و یا سایر سلول های بدن مورد استفاده قرار می گیرد که به این فرایند انرژی زیستی می گویند. تمام واکنش های شیمیایی که در بدن رخ می دهند ، متابولیسم نامیده می شوند.
چون سرانجام تمام انرژی به گرما تبدیل می شود ، پس می توان مقدار انرژی آزاد شده از واکنش های زیستی را بر اساس میزان گرمایی که تولید شده محاسبه کنیم. انرژی در دستگاهای زیستی بر حسب کالری اندازه گیری می شود. بنا به تعریف، یک کالری برابر است با مقدار انرژی گرمایی که دمای یک گرم آب را یک درجه سانتی گراد افزایش می دهد. یعنی دمای آن را از ۵/۱۴ درجه سانتی گراد به ۵/۱۵ درجه سانتی گراد برساند. در مورد انسان ، انرژی برحسب کیلو کالری بیان می شود، که هر کیلو کالری معادل ۱۰۰۰ کالری کوچک است.
بعضی اوقات که کالری را با" C" بزرگ نشان می دهند ، منظور همان کیلوکالری است. زیرا که کیلوکالری از لحاظ فنی و علمی صحیح تر است .
مقدار انرژی آزاد هم در داخل سلول ها صرف رشد و ترمیم سراسر بدن می شود. چنین فرایندهایی در هنگام ورزش کردن ، توده ی عضلانی را می سازد و به ترمیم عضلات پس از تمرین یا آسیب دیدگی کمک می کند. هم چنین ، برای انتقال فعال موادی مانند سدیم ، پتاسیم و یون های کلسیم از عرض غشای سلول ها، به انرژی نیاز هست. انتقال فعال برای بقای سلول و حفظ تعادل حیاتی بسیار مهم است. میو فیبریل ها هم بخشی از انرژی تولید شده در بدن را صرف سر خوردن و در هم رفتن تارچه های آکتین و میوزین می کنند تا عمل عضله و تولید نیرو امکان پذیر شود.
منابع انرژی
انرژی موقعی آزاد می شود که پیوندهای شیمیایی شکسته شوند، زیرا این پیوندها هستند که عناصر را برای تشکیل ملکول ها به هم وصل می کنند. مواد غذایی به طور عمده از ترکیب کربن ، هیدروژن و ( در صورت وجود پروتئین ) از ازت تشکیل شده اند. پیوندهای ملکولی که این عناصر را در جوار یکدیگر نگاه می دارد ، نسبتا" ضعیف هستند ، به همین دلیل وقتی پیوند ها شکسته می شوند ، انرژی کمی آزاد می شود.
در نتیجه، از انرژی مواد عذایی به طور مستقیم برای اعمال سلولی استفاده نمی شود ، بلکه ، انرژی موجود در باندهای ملکولی مواد غذایی ، در درون سلول ها به صورت شیمیایی آزاد شده و سپس به صورت ترکیبی بسیار پر انرژی به نام آدنوزین تری فسفات ( ATP) ذخیره می شود.
هنگام استراحت ، انرژی مورد نیاز بدن تقریبا" به طور برابری از تجزیه ی کربوهیدرات ها و چربی ها تأمین می شود. پروتئین ها نقش مهمی در بدن بازی می کنند ، علاوه بر این که در نقش آنزیم ها به واکنش های شیمیایی کمک می کنند ، در ترمیم و ساخت بافت ها نقش اساسی را ایفا می کنند. با این همه ، سوخت و ساز آن ها انرژی کمی تولید می کند . هنگام فعالیت های عضلانی شدید و کوتاه مدت ، برای تولید ATP ، کربوهیدرات ها بیش تر مصرف می شوند و بدن کم تر به چربی ها برای تولید انرژی متکی می شود . در فعالیت های ورزشی طولانی و کم شدت تر کربوهیدرات ها و چربی ها برای تداوم تامین انرژی ، بیش تر به مصرف می رسند.
کربوهیدرات
مقدار کربوهیدراتی که در خلال فعالیت ورزشی صرف می شود ، بستگی به دسترسی به کربوهیدرات و آمادگی عضله برای متابولیسم کربوهیدرات دارد. تمام کربوهیدرات ها سرانجام به گلوکز تبدیل می شود ( قند یک واحدی یا قند ساده ). گلوکز قند ساده ای است که از طریق خون به تمام بافت های بدن انتقال می یابد. تحت شرایط استراحت کربوهیدرات خورده شده در عضلات و کبد به صورت گلیکوژن در می آید.
گلیکوژن در سیتوپلاسم سلول عضلانی ذخیره می شود ، تا این که سلول از آن برای تشکیل ATP استفاده کند. گلیکوژن ذخیره شده در کبد ، در صورت نیاز به آن ، دوباره به گلوکز تبدیل می شود و سپس به همراه خون برای متابولیزه شده به بافت های فعال می رسد. ذخایر گلیکوژن عضله و کبد محدود است. به همین دلیل هنگام فعالیت ورزشی طولانی و شدید تخلیه می شوند، مگر این که رژیم غذایی ورزشکار سرشار از کربوهیدرات باشد. بنابراین ، برای آن که بتوانیم به طور دائم ذخیره کربوهیدرات بدن را تامین کنیم ، بازم است که به مقداری زیادی به منابع غذایی نشاسته ای و قندی متکی باشیم . بدون خوردن کربوهیدرات کافی ، عضلات از عمده ترین منبع انرژی خود محروم می شوند.
چربی
در واقع چربی ها بخش عمده ای از انرژی مورد نیاز فعالیت های ورزشی کم شدت و دراز مدت را تامین می کنند. ذخایر انرژی بدن به صورت چربی از لحاظ مقدار و انرژی بالقوه ، بسیار بیش تر از ذخایر کربوهیدرات است. در یک شخص میانسال با وزن متوسط ، مقدار ذخیره چربی دو برابر همان شخص لاغر است. در صورتی که مقدار ذخیره کربوهیدرات آن ها تقریبا" با هم برابر است .
اما ، چربی به راحتی در دسترس سلول برای متابولیسم قرار نمی گیرد ، زیرا ابتدا باید از شکل پیچیده و مرکب خود یعنی ، تری گلیسیرید به ترکیبات ساده و اولیه خود یعنی گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد تبدیل شود. این تنها اسیدهای چرب آزاد هستند که برای تشکیل ATP به مصرف می رسند.
انرژی که از تجزبه یک گرم چربی (۴/۹ کیلوکالری در هر گرم ) به دست می آید ، بیش تر از همان مقدار کربوهیدرات است (۱/۴ کیلوکالری در هر گرم ). با این وجود ، سرعت آزاد شدن انرژی از چربی به قدری آهسته است که نمی تواند تمام نیاز به انرژی را در فعالیت عضلانی شدید برآورده کند.
چربی های دیگری که در بدن هستند ، انرژی تولید نمی کنند . فسفولیپیدها جزو اصلی ساختمان تمام غشاء های سلولی هستند و در اطراف بعضی از رشته های عصبی بزرگ غلافی محافظ ایجاد می کنند. استروئیدها علاوه بر آن که در ساختمان غشاء سلولی یافت می شوند ، در ساختن هورمون ها ، مانند استروژن و تستوسترون سهم شایانی دارند.
پروتئین
پروتئین ها هم به عنوان منبع کوچکی از انرژی مورد استفاده قرار می گیرند ، ولی پروتئین هم باید ابتدا به گلوکز تبدیل شود. هنگام تخلیه شدید انرژی و یا گرسنگی مفرط ، پروتئین مورد استفاده قرار می گیرد تا از طریق تولید اسیدهای چرب آزاد ، برای سلول منبع انرژی ایجاد کند. فرایندی که طی آن پروتئین یا چربی به گلوکز تبدیل می شود ،« گلوکز نئوژنز» نام دارد . فرایند تبدیل پروتئین به اسیدهای چرب ،« لیپوژنز» نام دارد . پروتئین می تواند ۵ تا ۱۰ درصد انرژی مورد نیاز فعالیت های ورزشی دراز مدت را فراهم کند. فقط اسیدهای آمینه پروتئین هستند که برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می گیرند . هر گرم پروتئین ۱/۴ کیلو کالری انرژی آزاد می کند.
میزان آزاد شدن انرژی
برای آن که انرژی آزاد مفید واقع شود ، میزان آزاد شدن آن از ترکیب شیمیایی باید تحت کنترل قرار گیرد. مقدار انرژی آزاد شده تا حدودی از طریق انتخاب منبع اصلی سوخت مشخص می شود. انتخاب مقدار زیادی از یک منبع سوخت خاص ، باعث می شود که سلول ها به آن منبع خیلی بیش تر متکی شوند تا منابع دیگر. چنین تاثیری در زمینه دسترسی به انرژی را« اثر عمل جمعی » می گویند.
ملکول پروتئینی ویژه ای به نام آنزیم ، میزان رها شدن انرژی آزاد را کنترل می کند. بسیاری از این آنزیم ها ،تجزیه (کاتابولیسم ) ترکیب های شیمیایی را تسهیل می کنند.روشی که آنزیم ها سبب تجزیه سریع ترکیب های شیمیایی می شوند ، مانند « ساز و کار قفل و کلید » است. با این وجود ، بسیاری از آنزیم ها هم پس از پیوستن به ترکیب های شیمیایی ، ساختارشان تغییر می کند. اما ، مفهوم قفل و کلید الگوی جالبی ارائه می دهد تا تعامل بین ترکیب های انرژی زا ( مانند گلوکز ) و آنزیم های موثر در انتقال انرژی درون سلول را توضیح دهد. گرچه نام آنزیم ها نسبتا" پیچیده است ، ولی اغلب آن ها به پسوند آز ، ختم می شوند. برای نمونه ، آنزیم مهمی که در شکسته شدن ملکول ATP و آزاد شدن انرژی ذخیره شده در آن نقش دارد ،« آدنوزین تری فسفاتاز» نام دارد.
منبع: فیزیولوژی ۵ استاد
