Die menschliche Bioenergetik ist ein interessantes Thema. Die Funktionsweise von Energiesystemen wird jedoch von wenigen verstanden und / oder kann für viele verwirrend sein. Öffnen Sie eine Qualität Übung Physiologie Text und es kann verlassen Sie sagen: „huh?“ beim Lesen über aeroben, anaeroben und sofortigen Energiestoffwechsel. Es kann noch schlimmer werden, wenn alle biochemischen Prozesse durchgesehen werden.

Ist es wichtig, den chemischen Abbau des oxidativen Krebszyklus oder der anaeroben Glykolyse erklären zu können, wenn Sie ein Trainer oder ein Athlet im Training sind? Eigentlich nicht. Die Grundlagen zu kennen, wie wir Energie erzeugen, kann jedoch hilfreich sein, um zu verstehen, wie wir ermüden und mit welchen Trainingsmaßnahmen wir sie minimieren können. Lass uns so einfach wie möglich loslegen. Ich werde mein Bestes geben, aber einige „High-Tech“ -Diskussionen sind notwendig.

Das erste, woran Sie sich erinnern sollten, ist, dass JEDE Muskelkontraktion / Kraftausübung auf ein Molekül namens Adenosintriphosphat (ATP) zurückzuführen ist. Wenn ein ATP-Molekül mit Wasser kombiniert wird, spaltet sich die letzte der drei Phosphatgruppen auf und erzeugt Energie.

Dieser Abbau von ATP zur Muskelkontraktion führt zu Adenosindiphosphat (ADP). Die begrenzten Vorräte an ATP müssen wieder aufgefüllt werden, damit die Arbeit fortgesetzt werden kann; Chemische Reaktionen fügen ADP eine Phosphatgruppe hinzu, um ATP herzustellen.

Wie ATP produziert wird

Nehmen Sie drei verschiedene Aktivitäten und setzen Sie sie auf ein Kontinuum. An einem Ende wäre ein schneller, explosiver Ausbruch wie das Werfen eines Schlags. Am anderen Ende wäre ein ausgedehntes, niedrigeres Ereignis wie das Gehen von fünf Meilen.Zwischen den beiden könnte alles sein: eine intensive zweiundzwanzigste Aktivität, eine Minute konstanter Kraftausübung oder ein fünfminütiges Ereignis mit unterschiedlichen Intensitäten der Anstrengung.

Wie Sie sehen können, gibt es viele Ausdrücke der Energieabgabe, abhängig von der Menge der erforderlichen Kraft und der Länge der Aktivität.

Was ist dann die Energiequelle für Aktivitäten, die an verschiedenen Punkten auf das Kontinuum fallen? Das ist die Essenz der Bioenergetik – so viele Möglichkeiten und so viele Faktoren.

Die drei Energiesysteme

sind alle verfügbar und „schalten“ sich zu Beginn jeder Aktivität ein. Was bestimmt, auf welches (oder zwei) man sich am meisten verlässt, ist der erforderliche Aufwand.

Take home point: ATP muss vorhanden sein, damit sich die Muskeln zusammenziehen können. Es kann über das ATP-PC-System, das glykolytische System oder das oxidative System hergestellt werden. Wenn es erschöpft ist, muss es wieder aufgefüllt werden, wenn die weitere Muskelkontraktion fortgesetzt werden soll.

Führe eine explosive, einmalige Bewegung wie einen stehenden Weitsprung oder vertikalen Sprung aus und du übst maximale Anstrengung aus, aber weißt du was? Sie werden von dieser einzigen Anstrengung nicht müde werden.

Springen Sie jedoch mehrmals und schließlich werden Sie müde. Wenn Sie so lange wie möglich alles geben, werden zuerst die ATP-Speicher und dann die glykolytischen Speicher aufgebraucht.

Die fortgesetzte Anstrengung muss durch das oxidative System mit einer geringeren Intensität angeheizt werden, wobei alle anderen Faktoren gleich sind. Die reinste aerobe Aktivität, die es gibt, ist das Schlafen oder Liegen im Koma.

Das ATP-PC–Energiesystem – Hohe Leistung / kurze Dauer

ATP und Phosphokreatin (PC) bilden das ATP-PC-System, das manchmal auch als Phosphogensystem bezeichnet wird. Es ist unmittelbar und funktioniert ohne Sauerstoff.

Es ermöglicht bis zu ungefähr 12 Sekunden (+ oder -) maximaler Anstrengung. In den ersten Sekunden jeder Aktivität liefert gespeichertes ATP die Energie. Für ein paar Sekunden darüber hinaus dämpft PC den Rückgang von ATP, bis es zu einer Verschiebung zu einer anderen Energie kommt system.It wird geschätzt, dass das ATP-PC-System Energie bei etwa 36 Kalorien pro Minute erzeugen kann.

Beispiele: ein kurzer Sprint, einen schweren Widerstand für drei Wiederholungen heben oder einen Baseball werfen.

Das glykolytische System – Moderate Leistung /moderate Dauer

Jetzt wird es komplizierter, da sich der Energiebedarf auf dieses System verlagert. Das glykolytische System ist das „Next in line“ -Tool, nachdem das ATP-PC-System seinen Lauf genommen hat.

Nahrungskohlenhydrate liefern Glukose, die im Blut zirkuliert oder als Glykogen in den Muskeln und der Leber gespeichert wird. Blutzucker und / oder gespeichertes Glykogen werden durch den Prozess der Glykolyse zu ATP abgebaut.

Wie das ATP-PC-System wird Sauerstoff für den eigentlichen Prozess der Glykolyse nicht benötigt (aber er spielt eine Rolle mit dem Nebenprodukt der Glykolyse: Brenztraubensäure). Es wird geschätzt, dass Glykolyse Energie mit ungefähr 16 Kalorien pro Minute erzeugen kann.

Hier wird es interessant. Nachdem die maximale Leistung um 12 Sekunden gesunken ist, führt eine weitere intensive Aktivität bis zu ungefähr 30 Sekunden zu einer Milchsäureansammlung, einer Abnahme der Leistung und einer daraus resultierenden Muskelermüdung.

Dieser hohe, verlängerte Aufwand wird als „schnelle“ Glykolyse bezeichnet. Ein weiterer Kraftaufwand bis etwa 50 Sekunden führt zu einem weiteren Leistungsabfall aufgrund der Verschiebung in Abhängigkeit vom Oxidationssystem. Fazit: Es wird härter.

Beispiel: Denken Sie an einen All-Out-Sprint, zu einem langsameren Joggen, zu einem eventuellen Spaziergang. Das ist der Fortschritt der drei Energiesysteme, wenn sie alles geben.

Geben Sie „langsame“ Glykolyse in die Diskussion ein (Warnung: mehr Wissenschaftsjargon voraus, aber halten Sie durch). Erinnern Sie sich daran, dass das Nebenprodukt der Glykolyse Brenztraubensäure ist. Bei der schnellen Glykolyse kann mehr Leistung erzeugt werden, aber Brenztraubensäure wird in Milchsäure umgewandelt und ermüdet schnell.

Langsame Glykolyse ist anders. Es wird relativ weniger Strom erzeugt, aber Brenztraubensäure wird in Acetyl-Coenzym A (acA) umgewandelt, durch den oxidativen Krebszyklus zugeführt, mehr ATP wird produziert und Ermüdung wird verzögert.So kann extreme Ermüdung vermieden werden (aber relativ weniger intensive Anstrengung kann weiterhin ausgedrückt werden) in langsamer Glykolyse im Vergleich zu schneller Glykolyse.

Beispiele: alle mäßig langen Läufe wie 200-400 Yards, a 1:30 anstrengung von All-out MMA Manöver, oder eine einminütige Full-Court-Presse – Straftat-Anzeige – und eine weitere Full-Court-Presse Anstrengung im Basketball.

Das oxidative System – Geringe Leistung /lange Dauer

Ihre maximale Anstrengung wurde ursprünglich durch den ATP-PC angeheizt, aber Ihre Leistung nimmt ab. Weitere Anstrengungen führen zu einem weiteren Rückgang, entweder durch schnelle Glykolyse (schneller Rückgang) oder langsame Glykolyse (langsamerer Rückgang).

Sie betreten jetzt die komplexe Welt des oxidativen Systems mit geringer Leistung, aber längerer Dauer, das schätzungsweise etwa 10 Kalorien pro Minute erzeugt.Beispiele: 6-Meilen-Lauf, niedrige Handarbeit in einer achtstündigen Arbeitsschicht oder ein 3-Meilen-Spaziergang.

Der Energiebedarf ist gering, aber ATP in diesem System kann auf drei Arten hergestellt werden:

1. Krebszyklus
2. Elektronentransportkette
3. Beta-Oxidation.

Lassen Sie mich die Wissenschaft erklären, und dann werde ich Ihnen in einfachem Englisch antworten.

Der Krebs-Zyklus ist eine Abfolge chemischer Reaktionen, die die Glukose, die während der Glykolyse initiiert wurde, weiter oxidiert. Erinnerst du dich an den acA? Es tritt in den Krebs-Zyklus ein, wird in Kohlendioxid und Wasserstoff zerlegt und „Puh“ zwei weitere ATP-Moleküle werden gebildet.

Hier ist das Problem: Der Wasserstoff, der im Krebszyklus und während der Glykolyse produziert wird, bewirkt, dass der Muskel zu sauer wird, wenn er nicht dazu neigt. Um dies zu lindern, verbindet sich Wasserstoff mit den Enzymen NAD und FAD und wird an die Elektronentransportkette gesendet.

Durch mehr chemische Reaktionen in der Elektronentransportkette verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff, Wasser wird produziert und Säure wird verhindert.

Beachten Sie, dass dies aufgrund des Sauerstoffbedarfs einige Zeit in Anspruch nimmt, weshalb die oxidative Energie eine Weile dauert und die Intensität der Anstrengung abnimmt (d. H. Das Sprinten wird zu langsamem Joggen / Gehen).

Der Krebs-Zyklus und die Elektronentransportkette metabolisieren Triglyceride (gespeichertes Fett) und Kohlenhydrate, um ATP zu produzieren.

Der Abbau von Triglyceriden wird als Lipolyse bezeichnet. Die Nebenprodukte der Lipolyse sind Glycerin und freie Fettsäuren. Bevor freie Fettsäuren jedoch in den Krebszyklus gelangen können, müssen sie in den Prozess der Beta-Oxidation eintreten, bei dem sie durch eine Reihe chemischer Reaktionen zu acA und Wasserstoff herabgestuft werden. Die acA tritt nun in den Krebs-Zyklus ein und Fett wird genau wie Kohlenhydrate metabolisiert.

Im Klartext

Aufgrund der Zeitlinie liefert das oxidative System viel langsamer Energie als die beiden anderen Systeme, hat aber eine fast unbegrenzte Versorgung (in Ihren Fettstellen – ja, das Zeug können Sie kneifen!).

Das oxidative System selbst wird hauptsächlich während vollständiger Ruhe und Aktivität mit geringer Intensität verwendet. Es kann ATP entweder durch Fett (Fettsäuren) oder Kohlenhydrate (Glukose) produzieren.Da Fettsäuren mehr Zeit zum Abbau benötigen als Glukose, wird mehr Sauerstoff für die vollständige Verbrennung benötigt. Wenn die Anstrengungen intensiv sind und das Herz-Kreislauf-System nicht schnell genug Sauerstoff liefern kann, müssen Kohlenhydrate ATP produzieren.

Bei sehr langen Aktivitäten (z. B. Marathons) können Kohlenhydrate jedoch aufgebraucht sein und der Körper sieht Fett als Energieerzeuger.

Ein paar Worte zu Protein

Bei ausgedehnten Aktivitäten kann Protein als „letzter Ausweg“ für die Energieproduktion verwendet werden (in seltenen Fällen, in denen Kohlenhydrate aufgebraucht sind und gespeichertes Fett minimal ist).

In solchen Fällen kann es bis zu 18% des gesamten Energiebedarfs decken. Die Bausteine des Proteins – Aminosäuren – können entweder in Glukose umgewandelt werden (über Gluconeogenese) oder andere Quellen, die im Krebszyklus verwendet werden, wie acA. Verstehen Sie jedoch, dass Protein nicht mit der gleichen Geschwindigkeit wie Kohlenhydrate und Fette Energie liefern kann, daher ist dies im Grunde kein Problem.

Programmierung für die Energiesysteme

Es wird geschätzt, dass das ATP-PC- und glykolytische System um bis zu 20% und das oxidative System um satte 50% verbessert werden können (jedoch nur bei ungeschulten Probanden).

Unabhängig davon müssen sportspezifische Konditionspläne und eine optimale Nahrungsaufnahme umgesetzt werden. Aber seien Sie sich der Realität der Genetik bewusst: Ihre unveränderliche Muskelfaserzusammensetzung spielt eine große Rolle.