Zrozumieć ciało biegacza – cz. 2

Energetyka skurczu mięśni

Abyśmy mogli swobodnie biegać, czy w ogóle się poruszać, mięśniom potrzebne jest paliwo, które wytwarzane jest przede wszystkim wewnątrz komórek, w tzw. mitochondriach. Bezpośrednim źródłem energii, niezbędnej do skurczu mięśni szkieletowych jest zatem ATP (adenozynotrifosforan). W czasie skurczu rozkłada się on do ADP (adenozynodifosforanu) i fosforanu, ale jednocześnie wytwarza energię. Jednakże ilość ATP jest ograniczona (jest jej ok. 80-100 g) i starcza zaledwie na kilka-kilkanaście skurczów maksymalnych (np. bieg na 80-100 m). Co ciekawe szacuje się, że przeciętna osoba każdego dnia na funkcjonowanie zużywa ATP w ilości równej 75% masy swojego ciała, zaś sportowcy znacznie więcej, np. w czasie biegu maratońskiego trwającego ok. 3-4 godziny zużycie ATP może sięgać u niektórych nawet 80 kg. Jak zatem jest to możliwe?

Otóż ATP ulega resyntezie (stałej odbudowie), dzięki czemu na bieżąco jest ono wytwarzane przez organizm. By resynteza ATP mogła nastąpić, konieczny jest proces spalania składników odżywczych. Jednak najwięcej energii do resyntezy ATP dostarczane jest podczas rozpadu podstawowego składnika odżywczego – glukozy. Dlatego niezwykle ważny dla biegacza jest glikogen, czyli zmagazynowany w wątrobie i przede wszystkim mięśniach substrat energetyczny, który ulega rozpadowi do glukozy (proces glikogenolizy), dzięki czemu mamy energię do pracy. Jest on głównym składnikiem energetycznym w wysiłkach trwających dłużej niż kilka minut, tj. bieg na 3000, 5000, 10000 m czy półmaraton. Innym, znacznie bardziej wydajnym składnikiem energetycznym jest tłuszcz, który staje się głównym paliwem dla naszych mięśni, albo gdy bieg trwa znacznie dłużej niż 30 minut, a jego intensywność umiarkowana (np. maraton), albo gdy zasoby glikogenu zostaną wyczerpane, a bieg kontynuować trzeba (też maraton). Jednakże tłuszcz można nazwać „paliwem gorszej jakości”, wszak zdolności wysiłkowe „na tym paliwie” będą mniejsze, bowiem wytworzenie cząsteczki ATP trwać będzie znacznie dłużej niż jest to w przypadku glukozy. Mimo że w wyniku rozpadu 1 cząsteczki tłuszczu powstaje aż 457 cząsteczek ATP, podczas gdy z 1 cząsteczki glukozy tylko 36 cząsteczek, moc generowana w wyniku rozpadu tłuszczów jest o połowę mniejsza, niż w wypadku węglowodanów. Krótko mówiąc, im więcej glikogenu zgromadzonego w mięśniach posiadamy, tym dłużej utrzymamy szybkie tempo biegu. W momencie, gdy glikogen się wyczerpie, a metabolizm zmieni się na tlenowy, wysiłek będziemy mogli kontynuować, ale tempo biegu, szczególnie u osób niewytrenowanych bezlitośnie spadnie.

Warto też wiedzieć, że nie cała energia wykorzystywana jest na pracę mechaniczną, czyli bieg. Aż 75-80% energii wytworzonej w procesie glikolizy tlenowej ze spalania glukozy zamieniane jest na energię cieplną. Odczuwamy to poprzez podniesienie temperatury ciała i wzmożone pocenie podczas biegu. Na energię mechaniczną zaś, czyli tę związaną np. z możliwością biegu, wykorzystywane jest tylko 20-25% energii spalania. Mamy zatem do czynienia z procesem bardzo mało wydajnym. Dla porównania – poziom wydajności mechanizmu roweru jest rzędu 98%.

Przebieg metabolizmu trzech systemów energetyki mięśnia.

- Wystartuj -

Wysiłki do 10 sekund

Podczas wysiłków trwających do 10 sekund  energia jest czerpana głównie z przemian beztlenowych niekwasomlekowych, tj. z ATP i fosfokreatyny (zwanych razem fosfagenami) zgromadzonych w mięśniach. Podczas biegu sprinterskiego wydatkowanie energetyczne może wzrosnąć nawet ponad 100-krotnie w porównaniu ze spoczynkowym. Natomiast szybkość, z jaką możliwe jest uzyskiwanie energii z fosfagenów jest od 3,5 do 8 razy większa niż maksymalna szybkość wyzwalania energii w reakcjach metabolizmu tlenowego, czyli np. w biegach maratońskich z kwasów tłuszczowych. Reasumując – tu energię czerpiemy z ATP i fosfokreatyny, a kwas mlekowy podczas tego typu wysiłków nie wytwarza się.

Wysiłki do 2 minut

W wysiłkach trwających do 2 min. takich jak np. bieg na 400, czy 800 metrów energia pochodzi głównie z przemian beztlenowych i mleczanowych.  Podczas tego typu wysiłków znaczna cześć glikogenu mięśniowego zostaje przekształcona do mleczanu z jednoczesnym wytworzeniem ATP (glikoliza). Mechanizm glikolizy beztlenowej jest szybkim źródłem energii, jednak o połowę wolniejszym niż ten wykorzystywany w sprintach (fosfagenowy).

Podczas bardzo intensywnego wysiłku zwiększa się znaczenie glikolizy, która po 20 sek. może osiągnąć szybkość maksymalną. Glikoliza beztlenowa odgrywa decydującą rolę wówczas, gdy wyczerpane są już zasoby fosfagenów (czyli po kilkunastu sekundach). W wysiłkach trwających 30 sek. praca jest w 75% wykonywana dzięki energii czerpanej z procesów beztlenowych (ATP, fosfokreatyna i glikoliza). Podczas wysiłków trwających 90 sek. zaczynają się powoli włączać procesy tlenowe.

Reasumując – w tych biegach  najpierw czerpiemy energię z ATP i fosfokreatyny, ale gdy te wyczerpią się po kilkunastu sekundach, organizm energię uzyskuje ze spalania glukozy zgromadzonej we krwi i w mięśniach.

Wysiłki do 15 minut

W wysiłkach trwających do 15 minut, np. w biegach na 3000, czy 5000 metrów organizm przechodzi powoli na procesy tlenowe, które polegają na utlenianiu („spalaniu”) składników pokarmowych w mitochondriach komórek mięśniowych, abyśmy mogli kontynuować bieg. Glukoza, kwasy tłuszczowe i aminokwasy łączą się z tlenem, aby uwolnić ogromne ilości energii użytej do tworzenia ATP. Po upływie ok. 2-3 min. procesy tlenowe zaczynają dominować w pracujących mięśniach, dzięki czemu w kolejnych minutach wysiłku o umiarkowanej intensywności zmniejsza się gromadzenie mleczanu w mięśniach, ponieważ jest on jakby na bieżąco „spalany” przez mięśnie.

Reasumując – gdy biegniesz na 3000 czy 5000 metrów, zgromadzone w mięśniach fosfageny zużyjesz w kilkanaście sekund, potem „spalasz” glukozę z krwi i mięśni, ale także pirogronian i kwas mlekowy, które wytwarzają się podczas spalania glukozy. Powoli zaczynasz przechodzić na metabolizm tlenowy, czyli czerpanie energii z tłuszczu.

W kolejnej części: półmaraton i maraton.

Tekst pochodzi z magazynu Bieganie/2010 i został opublikowany za zgodą autora.