Oksijen neden enerji üretimi için çok önemlidir? Bu soruyu yanıtlamak için hücrelerin, özellikle kas hücrelerinin nasıl enerji ürettiğini anlamanız gerekir. Enerji, iş yapma becerisidir ve iş ise enerjinin bir sistemden diğerine aktarılmasıdır. Bir kas kasıldığında güç (force) üretir. Bu kasılmanın oluşması için kullanılan enerji hücrelerin içindeki ATP (adenosine triphosphate) adı verilen özel bir maddeden gelir. Kaslar çalıştırılırken ATP enerji olarak kullanılır. Kas hücreleri ne kadar hızlı ve verimli bir şekilde ATP üretirlerse, kaslar o kadar az yorulur. Her ne kadar kasların içinde ATP depoları ve fosfokreatin (PCr) adında diğer bir bileşik olsa da, bunların rezervleri sınırlıdır. Depolar tükendiği zaman, kaslar çalışmaya devam etmek için yeniden ATP sentezlemek zorundadırlar.
Yüksek enerjili bileşikler olan ATP ve PCr şeker, yağ ve proteinden elde edilen bir tür kimyasal enerjidir ve sonrasında kasların kasılması sırasında mekanik iş üretimi için kullanılır. Kas hücreleri üç farklı biyokimyasal yol ve bir dizi kimyasal reaksiyon vasıtasıyla ATP’leri yenilerler.
Üç Enerji Sistemi
Vücudun üç enerji sistemi bulunur. İlk sistem anaerobik (oksijensiz) alaktik enerji sistemidir. Bu sistem en basit sistemdir ve hücrelerde bulunan yüksek enerjili ATP’ye ve fosfokreatine dayandığı için önemlidir. Bu sistem oksijene ihtiyaç duymaz (anaerobik) ve laktik asit oluşturmaz (alaktik). Çok kısa sürede yüksek üretim faaliyeti yapar ama son derece kısıtlı bir kapasitesi vardır. Sprint gibi yüksek şiddetli bir egzersizin ilk birkaç saniyesinde ATP seviyesi korunur ve ATP’nin yeniden ikmalinin yapılmasında kullanılan PCr hızla düşer. Sprinter yorgunluk noktasına ulaştığında, ATP ve PCr depoları çok düşük hale gelmiştir. Bu yüzden daha fazla kas kasılması için artık enerji sağlayamazlar. Bundan dolayı, vücudun PCr vasıtasıyla ATP seviyesini koruma becerisi kısıtlıdır. Maksimal şiddetli bir koşu yapıldığında, ATP ve PCr depoları kaslar için kısa süreliğine, yaklaşık 3 ila 15 saniye, enerji sağlayabilir. Bir dakikada genellikle vücudun toparlanma düzeyi %50 olurken, tam toparlanma içinse 2 dakikadan fazla gerekir. Bundan sonra kasların diğer enerji türlerini üretmesi için glikoliktik ve oksidatif yanma gibi farklı süreçleri kullanması gerekir.
İkinci sistem ise anaerobik laktik asit enerji sistemidir. Bu enerji sisteminde, oksijen tükendiğinde glikoz parçalanarak laktik asit açığa çıkarır. Özel glikolitik enzimlerin kandanki glikozu ve karaciğerde depo halinde bulunan glikojeni parçalamasıyla ATP üretilir. Buna glikolitik sistem de denir. Glikoz kanda dolaşan şekerdir. Kandaki şeker, sindirim sisteminin karbonhidratı parçalamasıyla oluşur. Glikozun sentezlenmesi (glikojenez) ile oluşan glikojen ihtiyaç duyulan zamana kadar karaciğer ve kaslarda depolanır. Bu sistem çok büyük miktarda ATP üretmez. Bu sınırlamaya karışın, ATP/PCr ve glikolitik sistemlerin ortak faaliyetleri oksijen miktarı kısıtlı olduğunda kasların güç üretmesini sağlar. Bu iki sistem yüksek şiddetli bir egzersizin ilk birkaç dakikasında kullanılır. Anaerobik glikolizin esas sınırlaması kaslarda laktik asidin birikmesine yol açmasıdır. Anaerobik sistemler azami süresi 2 dakikayı aşmayan aktiviteler için enerji sağlarlar. Vücudun herhangi bir ilave enerji talebinde bulunması halinde aerobik (oksijenli) sistemten enerji temin edilir.
Üçüncü hücresel enerji sistemi de aerobik enerji sistemidir. Bu sistem, üç enerji sistemi arasındaki en karmaşık olandır. Vücudun oksijen kullanarak yakıtı parçalayıp enerji üretme işlemine hücresel solunum denir. Oksijen kullanılması dolayısıyla bu işlem aerobik (oksijenli) bir işlemdir. ATP’nin oksidatif olarak üretimi hücrelerin içinde mitokondri adı verilen özel bir organelde gerçekleşir. Uzun süreli egzersizler sırasında kaslar performansa devam edebilmek için sürekli enerji ikmaline ihtiyaç duyarlar.
Diğer iki enerji sisteminin tersine, aerobik sistemin uzun süre boyunca enerji üretme kabiliyeti vardır. Bundan dolayı aerobik metabolizma esasında aktivitenin yapılması için kaslara oksijenin taşınmasının gerekli olduğu dayanıklılık çalışmaları sırasında gerçekleşen bir işlemdir. Üç enerji sistemi bağımsız olarak çalışmaz. Bir kişi kısa sprint (10 saniyeden az) ya da uzun mesafeli koşu (30 dakikadan uzun) gibi azami şiddetli bir egzersiz yaptığında üç enerji sisteminin tamamı enerji ihtiyacına katkıda bulunur. Birleşik sistemler, aktivite sırasında devamlı olarak enerji üretimine yardım ederler. Böylece, performans sergileyen kişiye farklı yollarla enerji sağlanmış olur.
Akut Değişkenler ve Enerji Sistemleri
Her ne kadar kasların çalıştırıldığı spesifik bir aktivite (maksimal tekrar için alaktasit sistem ya da maraton için aerobik sistem gibi) için enerji sistemlerinden biri daha baskın olsa da, üç enerji sisteminin tamamı vücudun ATP talebine her an cevap verebilir. Bundan dolayı, fosfat sistemleri vücut dinlenirken de devreye girer. Esasında, dinlenme durumunda bile kaslar az miktarda laktat üretir ve sonra bunu kana karıştırır.
Maraton sırasında enerjinin çoğu oksidatif kaynaklar yoluyla aerobik sistem tarafından sağlansa da, gerekli olan enerjinin küçük bir bölümü anaerobik fosfat ve laktat sistemlerinden gelir.
Her ne kadar üç enerji sistemi de aktivite için gerekli olan ATP’nin bir bölümünü karşılamak için enerji sağlasalar da, bazı parametrelerin değişmesiyle, yani akut değişkenlerle (örneğin egzersizin süresi ya da şiddeti), üç enerji sisteminden biri daha baskın hale gelecektir. Akut değişkenler genellikle spesifik antrenman hedefi bakımından her bir egzersizin nasıl yapılması gerektiğini belirlemek için tanımlanan özel unsurlardır. Akut değişkenler, vücutta oluşturulan yorgunluğun ölçümünü ifade ederler. Bu açıdan, akut değişkenler kişisel antrenman programının temelini teşkil ederler.
Yazar: Francesco Bertiato ve Simonetta Senni
Kaynak: Europe Active’s Essential For Personal Trainers, Energy Systems, pp.99-101
Çevirmen: Oben Mumcuoglu
