Sistemele energetice ale corpului

Sistemele energetice ale corpului uman

Sistemele energetice ale corpului uman sunt clasificate în trei categorii. Acestea au la bază sursele de energie utilizate de organism, pentru a asigura locomoția, pornind de la refacerea ATP-ului. ATP (adenozin trifosfat) este un compus organic acumulator de energie al celulei animale. Cu alte cuvinte, ATP-ul este „bateria” organismului uman.

Așa cum am menționat mai înainte, sistemele energetice ale corpului sunt de trei feluri, clasificate în funcție de refacerea ATP-ului:

  1. sistemul ATP-CP (fosfogen – anaerob alactacid);
  2. sistemul glicolizei anaerobe (sistemul acidului lactic);
  3. sistemul aerob de producție a ATP-ului.

Sistemul ATP-CP

Sistemul ATP-CP (sistemul adenozintrifosfat-creatinfosfat) este unul dintre sistemele energetice ale corpului uman care furnizează energia necesară în efortul fizic până la 6 – 10 secunde de la activare. Sistemul ATP-CP se mai numește și sistemul fosfogen, deoarece se bazează pe fosfogenele ATP și CP. Totodată, sistemul energetic ATP-CP mai poartă denumirea de sistem anaerob alactacid, întrucât acesta funcționează fără a utiliza oxigen și înainte ca acidul lactic să fie rezultat.

În masa musculară sunt înmagazinate 570 – 690 mM (milimoli) de fosfogene. Asta înseamnă 5,7 – 6,9 kcal (kilocalori) de energie sub formă de ATP.

1000 mM = 1 Mol = 1 Mol ATP.

1 Mol ATP = 7 – 12 kcal.

Cantitatea totală de fosfogene (ATP-CP) eliberează sub 1 Mol de energie sub formă de adenozintrifosfat (ATP), asta însemnând 0,570 – 0,690 kcal.

Dintre toate sistemele energetice ale corpului uman, sistemul ATP-CP este cel mai rapid. Acesta oferă energie rapidă nedepinzând de oxigen sau de o serie de reacții chimice, acesta asigură adenozin trifosfat (ATP) și creatin fosfat (CP) direct înmagazinate în celula musculară. Prin urmare, din această cauză sistemul CTP-CP susține eforturi fizice scurte, datorită cantității mici de fosfogene înmagazinate în celulele musculare. Pentru ca efortul fizic să fie susținut o perioadă de timp mai lungă de 10 secunde este necesar un proces de refacere a acestor rezerve de CTP-CP, așa cum vom vedea în continuare.

Sistemul glicolizei anaerobe

Sistemul glicolizei anaerobe, denumit și sistemul acidului lactic, este al doilea dintre sistemele energetice ale corpului uman. Acest sistem funcționează în absența oxigenului până în momentul în care în urma reacțiilor chimice de obținere a CTP-ului este rezultat acidul lactic, de unde și denumirea de sistemul acidului lactic.

Sistemul glicolizei anaerobe este cel de al doilea sistem energetic al corpului prin care ATP-ul este resintetizat în mușchi. Acest sistem implică un proces chimic denumit glicoliză anaerobă, prin intermediul căruia are loc degradarea parțială a glucidelor în lipsa oxigenului până când este produs acidul lactic (vedeți imaginea de mai sus). Ciclul din cadrul acestui sistem mai poartă denumirea de ciclul Embden-Meyerhoff-Parnas (vedeți figura 1).

Glicogen ⟶ Glucoză ⟶ Acid piruvic ⟶ Acid lactic ⟹ ATP

Ciclul Embden-Meyerhoff-Parnas
Fig. 1 - Ciclul Embden-Meyerhoff-Parnas

Sistemul glicolizei anaerobe este unul dintre sistemele energetice ale corpului uman în timpulcăruia se refac 3 Moli de adenozin trifosfat (ATP) începând cu degradarea a 180 grame de glicogen sau 2 Moli de adinozn trifosfat (ATP) începând cu glucoza, astfel:

C6H12O6 ⟶ C3H6O3 + energie

  • C6H12O6 = formula chimică a glucozei
  • C3H6O3 = formula chimică a acidului lactic

energie + 3ADP + 3Pi = MATP

În ciuda acestora, în timpul efortului fizic, producția de adenozin trifosfat (ATP) este mai mică de 3 Moli. Aceasta rezultă din faptul că în timpul efortului fizic de intensitate ridicată procesul glicolitic se oprește dacă se acumulează între 60 – 70 grame de acid lactic în mușchi. Prin urmare, doar 1 – 1,2 Moli de adenozin trifosfat (ATP) pot fi resintetizați prin formarea a 60 – 70 grame de acid lactic pe timpul unui program de efort fizic cu intensitate ridicată.

Cu alte cuvinte, sistemul glicolizei anaerobe este unul dintre sistemele energetice ale corpului uman care duce la formarea acidului lactic, folosește doar glucidele pentru a produce energie pentru mușchi (nu necesită oxigen în timpul proceselor chimice) și are o durată de cca. 40 – 50 secunde, eliberând o cantitate de energie suficientă pentru refacerea a 1 Mol de adenozin trifosfat (ATP).

Sistemul aerob de producție a ATP-ului

Sistemul aerob este unul dintre sistemele energetice ale corpului uman care folosește reacții aerobe (folosește oxigen) pentru producția de adenozin trifosfat (ATP). Aceste reacții aerobe din cadrul sistemului aerob sunt:

  1. glicoliza aerobă;
  2. ciclul Krebs;
  3. sistemul de transport al electronilor.

Glicoliza aerobă

Glicoliza aerobă reprezintă prima serie de degradări ale glicogenului în dioxid de carbon (CO2) și apă (H2O). Datorită prezenței oxigenului în reacțiile procesului de glicoliză aerobă acidul lactic nu apare, oxigenul permițând înlăturarea acidului piruvic care aduce cu sine acidul lactic.

Pe timpul glicolizei aerobe se scindează 1 Mol de glucoză în 2 Moli de acid piruvic. Reacția de glicoliză aerobă oferă energie pentru mușchi prin refacerea a 3 Moli de adenozin trifosfat (ATP).

Glucoză … acid piruvic + energie

energie + 3ADP + 3Pi ⟹ 3 MATP

Ciclul Krebs

După ce a pierdut 1 CO2 acidul piruvic este degradat în ciclul Krebs, având loc două reacții: eliberarea de CO2 și oxidarea. Eliberarea de CO2 se produce la nivelul plămânilor.

În reacția de oxidare sunt eliberați ionii de hidrogen (H+) și electroni (e) care intră în lanțul transportului de H2 dau „lanțul respirator”.

Sistemul transportului de electroni

În cadrul sistemului transportului de electroni atomii de H2 luați prin intermediul ciclului Krebs sunt cedați atomilor de oxigen de la plămâni pentru a forma H2O. Să nu uităm că acești atomi de H2 luați prin intermediul ciclului Krebs sunt sub formă de ioni H+ și electroni e.

Seria de reacții care formează H2O este „lanțul transportului de H2” sau mai mai este numit „lanțul respirator”.

2H+ 2e + 1/2 x O2 … H2O

Sistemul transportului de electroni

ADP + Pi = ATP

Pentru fiecare pereche de electroni (2e) există o energie eliberată pentru a asigura resinteza a 3 Moli de adenozin trifosfat (ATP). Astfel sunt eliberate 12 perechi de electroni, începând de la 1 Mol de glucoză, de unde rezultă 36 Moli de adenozin trifosfat (ATP).

În concluzia articolului nostru, raportându-ne la sursele energetice, putem spune că sistemele energetice au o durată în efort, așa cum urmează:

Sistemul energetic Durata Tipul efortului
Sistemul fosfogenelor 6 – 10 secunde anaerob-alactacid
Sistemul glicolizei anaerobe 40 – 50 secunde anaerob-lactacid
Sistemul glicolizei aerobe nelimitat (atâta timp cât durează elementele nutritive din corpul uman) aerob

Bibliografie

  1. D. K. Mathews și E. L. Fox, The Physiological Basis of Physical Education and Athletics, 1976;
  2. Wikipedia.org, Glucoză, (https://ro.wikipedia.org/wiki/Glicoliz%C4%83), Vizitat la data de 19 februarie 2023.

Lasă un răspuns