Jeżeli czytasz ten artykuł, z dużą dozą prawdopodobieństwa obca jest Ci zadyszka podczas pokonywania kolejnych pięter w budynku wielokondygnacyjnym, ale być może jesteś właśnie na etapie przygotowań do sezonu biegowego, albo sytuacja pandemiczna miała jednak wpływ na Twoją formę i jesteś na etapie powrotu do dawnych wyników.

Jeżeli interesuje Cię temat wytrzymałości, to dzisiaj poruszę jej bardzo ważny aspekt – ATP, główny nośnik energetyczny.

Poruszając temat wytrzymałości i jej poprawy, chciałbym zacząć od początku i w przystępnej formie omówić temat pozyskiwania energii, czyli czegoś, co jest niezbędne/kluczowe/nierozerwalne w kontekście m.in wytrzymałości i generalnie wykonywania czynności, do których potrzebujemy energii. 

Gdyby powstał cykl, jak krok po kroku poprawiać wytrzymałość, to procesy mówiące skąd i jak pozyskujemy energię, byłyby najważniejszym fundamentem.

Nie wiem, czy taki cykl powstanie, ale opiszę ten pierwszy, najważniejszy nośnik energii, aby mieć punkt wyjścia do tworzenia kolejnych wpisów dotyczących reakcji biochemicznych zachodzących w naszym organizmie.

Przed Państwem – ATP

ATP – inaczej Adenozynotrójfosforan, to związek chemiczny, który stanowi magazyn, albo precyzyjniej mówiąc – nośnik energii w naszych komórkach. 

O ATP mówimy często, że składuje bądź magazynuje energię, której komórka potrzebuje do jej wydatkowania, ale jest to tylko część prawdy. Owszem, ATP gromadzi energię niezbędną do funkcjonowania organizmu, ale nie składuje jej z prostej przyczyny – molekuły ATP ważą sporo i bardziej ekonomiczne niż składowanie, jest gromadzenie energii i natychmiastowe jest użytkowanie.

Gdybym miał opisać to prostymi słowam, to porównałbym ATP do banku, który pozyskuje środki finansowe, ale natychmiast je inwestuje, nie trzymając oszczędności w swoim skarbcu. 

ATP nie magazynuje energii, ale dynamicznie ją pozyskuje i jeszcze dynamiczniej ją wydatkuje.

Dobrym przykładem, jak intensywny jest proces przetwarzania ATP przez nasz organizm, jest maraton, podczas którego jesteś w stanie zużyć około 80 kg naszego podstawowego nośnika energetycznego. 

Czyli podsumowując ten krótki wstęp dotyczący energii – podczas spożywania pokarmów (bądź napojów) dostarczamy do organizmu węglowodany, tłuszcze i białka. Następnie, na skutek procesów biochemicznych, poszczególne systemy energetyczne (które opiszę poniżej) wykorzystują  w/w składniki pokarmowe i na poziomie komórkowym biorą udział w odbudowie/produkcji ATP, dzięki czemu pozyskujemy energię. 

ATP jest ostatnim ogniwem, substancją, która wywołuje skurcz komórek mięśniowych i odpowiada za wytwarzanie energii.

Wiemy już, co jest odpowiedzialne za wytwarzanie się energii, ale żeby w prostej formie zrozumieć jak i gdzie dokładnie do tego dochodzi, chciałbym, żebyście poznali budowę ATP, dzięki czemu o wiele łatwiej zrozumiecie samą reakcję uwalniania energii. 

To, jak zbudowane jest ATP, pokazuje dlaczego jest dobrym paliwem energetycznym w naszym organizmie.

Jak zbudowane jest ATP

Najprościej mówiąc, Adenozynotrójfosforan składa się (jak sama nazwa wskazuje) z adenozyny i 3 reszt fosforanowych.

Adenozyna ponadto składa się z rybozy i adeniny, a reszty fosforanowe oznaczone są literkami greckimi Alfa, Beta, Gamma. 

To, co istotne w kwestii budowy cząsteczki ATP to to, że w wiązaniach pomiędzy resztami fosforanowymi znajduje się energia magazynowana przez ATP. 

Jak powstaje energia?

Głównym winowajcą zamieszania jest tzw. hydroliza ATP, gdzie pod wpływem wody i enzymów (hydro – woda, liza – rozpad) dochodzi do rozerwania ostatniej reszty fosforanowej i uwolnienia zgromadzonej tam energii. 

Czyli za każdym razem, kiedy potrzebujemy energii, wiązanie pomiędzy betą i gammą się rozpada i wytwarza się w ten sposób duża ilość energii.

W wyniku takiej reakcji otrzymujemy Adenozynodwufosforan, czyli ADP.

W tym miejscu chciałbym podkreślić jeszcze jedną rzecz bezpośrednio związaną z hydrolizą ATP, jak również z szeroko rozumianą wytrzymałością, a mianowicie z obniżeniem PH krwi. 

Z hydrolizą ATP związany jest wzrost stężenia jonów wodorowych H+, co z kolei prowadzi do kwasicy metabolicznej, czyli zakwaszenia organizmu i zwiększenia stężenia mleczanu we krwi, co z kolei prowadzi do zaburzenia homeostazy i drastycznego obniżenia możliwości organizmu. Uff. Tyle.

To bardzo ważna informacja w kontekście planowania treningu.

Co się dzieje z kolei z ADP? Po dołączeniu do niego reszty fosforanowej na nowo tworzy ATP. Tak więc proces ten jest ciągły i nieprzerwany, o czym wspominałem powyżej. 

Zanim przejdziemy do źródeł energii i napiszę jak powstaje ATP, nadmienię tylko, być może w ramach ciekawostki, że ATP nigdy nie wyczerpuje się całkowicie. U żywego człowieka zawsze niewielkie ilości ATP są obecne i są one wystarczające dla podstawowego zapotrzebowania energetycznego osoby pozostającej w spoczynku. Podczas ćwiczeń, o czym już tutaj wspominałem, potrzeby organizmu na energię wzrastają i wtedy zapas ATP jest bardzo szybko zużywany.

Skąd się bierze ATP?

Zadając to pytanie mam głównie na myśli w jaki sposób odbudowujemy i odtwarzamy tak szybko wyczerpujący się zapas ATP.

Aby uzyskać odpowiedź na to pytanie, wezmę pod uwagę intensywność wysiłku, czas trwania wysiłku i wybiorę się aż 3 szlakami, na końcu których poznacie odpowiedź na w/w pytanie. Zapraszam na wycieczkę szlakami energetycznymi.

FOSFOKREATYNA
czyli system fosfagenowy

Największą moc metaboliczną posiada szlak energetyczny nr.1 ATP -PCr, czyli system fosfagenowy.

On jako pierwszy włącza się do pracy i jest dominujący w pierwszych 6 sekundach wysiłku fizycznego, ale spotkacie się również z literaturą, która mówi o 10 sekundach. 

Jest to szlak mocno energetyczny, a tempo uwalniania energii bardzo szybkie. Dominują tutaj głównie takie ćwiczenia jak podnoszenie ciężarów, rzut kulą (młotem, etc), ćwiczenia wymagające wygenerowania maksymalnej mocy eksplozywnej oraz sprinty.

• 

• 

• 

W tym systemie ma miejsce proces, o którym wspomniałem przy okazji powstania ADP, a mianowicie fosfokreatyna pod wpływem kinazy kreatyninowej ulega rozpadowi dzieląc się na kreatynę i resztę fosforanową, która następnie odtwarza brakujące ogniwo tworząc na nowo ATP.

Energia (to istotne) jest pozyskiwana w tym systemie bez udziału tlenu (co nie oznacza, że nie pobiera tlenu), czyli beztlenowo, ponieważ zaopatrzenie w tlen w tak krótkim czasie jest po prostu niewystarczające.

GLIKOLIZA BEZTLENOWA 
czyli system glikolityczny

System fosfagenowy jest bardzo energetyczny, w związku z czym ma krótki termin ważności. Wraz z wyczerpaniem się komórkowych zasobów fosfokreatyny, włączają się procesy glikolizy beztlenowej. 

,

Głównym substratem energii jest glikogen, który podczas reakcji jest rozkładany na cząsteczki glukozy, z której z kolei powstają dwie cząsteczki mleczanu i dwie cząsteczki ATP. Piszę o tym, aby pokazać, że szlak glikolizy beztlenowej jest mniej energetyczny, aniżeli omawiany powyżej szlak fosfagenowy, oraz bardziej energetyczny niż 3.szlak, który zaraz opiszę – szlak glikozy tlenowej. 

Wracając do ATP i jego odbudowy w kontekście glikolizy beztlenowej, chciałem podkreślić, że resynteza ATP zachodzi nie w momencie wyczerpania zapasów fosfagenowych, a wspólnie z nimi.

Czyli najszybciej ATP odtwarza się w pierwszych 6 sekundach przy udziale fosfokreatyny, a dalsza odbudowa występuje już przy udziale glikogenu, zabezpieczając resyntezę ATP po wyczerpaniu zasobów fosfokreatyny, osiągając maksymalną moc między 20 a 40 sekundami pracy.

Odbudowa ATP w trakcie wysiłku trwającego 30 sekund w 23-28% odbywa się na szlaku fosfagenowym, w około 49-56% na szlaku glikolitycznym beztlenowym, pozostała cześć pokrywana jest przez procesy tlenowe.

W przypadku dłuższych wysiłków, 60-cio sekundowych, szybkość odbudowy ATP jest znacznie niższa niż w przypadku wysiłków 30-to sekundowych. 

Dlatego bardzo ważne jest, żeby podkreślać to, że wszystkie systemy energetyczne biorą udział w odbudowie ATP i wytwarzaniu energii, a ich procentowy udział jest uzależniony od intensywności i czasu trwania wysiłku (Baker 2010)

Dobrze obrazuje to tabelka pokazująca % udział systemów energetycznych na różnych dystansach:

Dyscyplina	Trwanie (s)	ATP-PC	Glikolityczny	Aerobowy
100 m	10	53%	44%	3%
200 m	20	26%	45%	29%
400 m	45	12%	50%	38%
800 m	1’45	6%	33%	61%
1500 m	3’40	–	20%	80%
5000 m	13′	–	12,5%	87,5%

Z wysiłkiem glikolitycznym beztlenowym mamy do czynienia w wysiłkach od 20 do 60-ciu sekund. Czyli m.in podczas biegów na 200, 400 metrów, wszelkiego rodzaju interwałów, w sportach halowych takich jak futsal, piłka ręczna, koszykówka.

W tym miejscu chciałem pokazać jeszcze jeden podział, który być może odkryje i doprecyzuje jeden ważny aspekt, a mianowicie podział na moc i pojemność glikolityczną (szerzej opiszę to w innym wpisie, bo obiecałem sobie, że nie będę się tutaj rozpisywał i dotykał kilku innych tematów 😉 )

Pokrótce, wewnątrz systemu glikolitycznego beztlenowego mamy podział na treningi:

• mocy glikolitycznej, charakteryzujące się maksymalnymi wysiłkami od 20 do 40 s
• pojemności glikolitycznej charakteryzujące się submaksymalnymi i maksymalnymi wysiłkami od 40 do nawet 120 sekund

• 

• 

• 

GLIKOLIZA TLENOWA
czyli system tlenowy

Szlak glikolizy tlenowej charakteryzuje się długim czasem trwania i małą intensywnością. Czyli tam, gdzie pracujesz długo, ale z małą intensywnością, wykorzystujesz ten konkretny system, np: wyścigi kolarskie, biegi narciarskie, biegi długodystansowe, a także piłka nożna, która ma przewagę wysiłków tlenowych przeplatanych oczywiście pozostałymi szlakami energetycznymi.

System tlenowy dostarcza dużej ilości ATP w porównaniu do dwóch poprzednich, ale robi to wolno. Jak wspomniałem powyżej, jedna cząsteczka glukozy w systemie glikolitycznym dostarcza 2 cząsteczki ATP, natomiast w systemie tlenowym również jedna cząsteczka glukozy dostarcza aż 36 cząsteczek ATP.

Do odbudowy zapasów ATP organizm potrzebuje tlenu. Organizm zaczyna odbudowywać ATP w wyniku spalania glukozy i tłuszczów podczas procesów glikolizy (cukry) i lipolizy (tłuszcze).

W momencie utraty zapasów węglowodanów lub tłuszczy, używane mogą być także proteiny (białka). Ich udział jest nieznaczny, widoczny głównie w przypadku wysiłków długotrwałych, np. podczas maratonów.

Próbę dokładnego określenia udziałów poszczególnych procesów odbudowy ATP w wysiłkach o różnym czasie trwania podjął Bangsbo. Określił on, że udział beztlenowych procesów w produkcji energii w czasie pierwszych 30 sekund wynosi 80%, w przedziale czasowym 60-90 s stanowi już tylko 45%, natomiast w wysiłkach pomiędzy 120-180 s zaangażowany jest zaledwie w 30%.

Z systemem tlenowym jest związana jeszcze jedna kwestia, coś ,co ja obserwowałem od lat na swoim przykładzie jako zawodnik, następnie już na niwie trenerskiej. Mam na myśli wpływ glikolizy tlenowej na system fosfagenowy i glikolityczny. 

Duża intensywność podczas meczu czy treningu w przypadku systemu fosfagenowego ma wpływ na drastyczny spadek poziomu fosfokreatyny, który, jak już wiesz, jest odpowiedzialny za odbudowę ATP w pierwszej kolejności, z kolei w przypadku systemu glikolitycznego ma wpływ na gromadzenie się jonów wodorowych H+, które prowadzą do zakwaszenia. 

Badania z kolei pokazują, że dobrze rozwinięty system tlenowy ma wpływ na szybszą regenerację fosfokreatyny, jak również ma właściwości buforujące i szybciej dzięki temu utylizuje nagromadzone ilości jonów wodorowych H+. (Tomlin 2001; Glaister 2005)

Dokładnie to obserwowałem, kiedy jako młody chłopak, bez żadnych narzędzi monitorujących zmęczenie, biegałem ogromne ilości kilometrów, tzw. tlenówki, obserwując później wyraźne różnice na moją korzyść w przygotowaniu wytrzymałościowym na tle większości zawodników. 

Poprawa systemu tlenowego pozwoliła mi w przyszłości na lepsze działanie systemów glikolitycznych i fosfagenowych. Oczywiście w tym przypadku fundamentalne znaczenie miał rodzaj i charakter treningów glikolitycznych i fosfagenowych, który w największym stopniu przyczynił się do ich rozwoju. Dobrze wypracowany system tlenowy pomógł mi później skutecznie z nich korzystać. To bardzo ważna różnica, ponieważ sam trening tlenowy, przy niewłaściwym trening pozostałych dwóch systemów narobi więcej szkody niż pożytku np. w przypadku sportów zespołowych, gdzie bardzo ważnym aspektem jest generowana moc. Musi to ze sobą współgrać, ale o tym więcej napisze w kolejnych wpisach na temat pozostałych systemów energetycznych.

Podsumowując

Zapamiętaj, że ATP jest głównym dostawcą Twojej energii i m.in od sprawności procesów odpowiadających za jej odbudowę zależy to, jak wytrzymały organizm wytrenujesz. 

Znajomość prostych i podstawowych zasad pozwoli Ci, mam nadzieję, lepiej planować trening i rozumieć np. jaki rodzaj wysiłków stosować w treningu biegacza, a jaki w treningu piłkarza. 

Dziękuję Ci, że poświęciłeś swój czas, aby dowiedzieć się czegoś nowego. Jeżeli w jakimś stopniu pomogłem Ci zrozumieć trening, w jaki sposób nasz organizm pozyskuje energię, albo dostrzegłeś w tym wpisie coś wartościowego dla siebie, to napisz mi proszę o tym w komentarzu.

Jeżeli masz jakieś pytanie, chętnie odpowiem w miarę możliwości zarówno w komentarzu, jak również droga mailową 🙂