Човешкото тяло използва въглехидрати, мазнини и протеини в храната и от складовете на тялото като енергия. Тези основни хранителни вещества са необходими, независимо от интензивността на активността, която извършвате. Ако лежите, четете книга или бягате с маратона Хонолулу, тези макронутриенти винаги са необходими в тялото. За да могат обаче тези хранителни вещества да се използват като гориво за тялото, тяхната енергия трябва да се прехвърли във високоенергийната молекула, известна като аденозин трифосфат (АТФ). АТФ е непосредственият източник на енергия на тялото, който може да се генерира или с присъствието на кислород, известен като аеробен метаболизъм, или без присъствието на кислород чрез анаеробен метаболизъм. Видът на метаболизма, който се използва предимно по време на физическа активност, се определя от наличието на кислород и колко въглехидрати, мазнини и протеини се използват.

Анаеробният метаболизъм се появява в цитозола на мускулните клетки. Както се вижда на Фигура 16.2 „Анаеробен срещу аеробен метаболизъм“, малко количество АТФ се произвежда в цитозола без присъствието на кислород. Анаеробният метаболизъм използва глюкозата като единствен източник на гориво и произвежда пируват и млечна киселина. След това пируватът може да се използва като гориво за аеробен метаболизъм. Аеробният метаболизъм се осъществява в митохондриите на клетката и е в състояние да използва въглехидрати, протеини или мазнини като свой източник на гориво. Аеробният метаболизъм е много по-бавен процес от анаеробния метаболизъм, но произвежда по-голямата част от АТФ.

Фигура 16.3 Анаеробен срещу аеробен метаболизъм

храненето
Изображение от Allison Calabrese/CC BY 4.0

Дихателната система играе жизненоважна роля в усвояването и доставянето на кислород до мускулните клетки в цялото тяло. Кислородът се вдишва от белите дробове и се пренася от белите дробове в кръвта, където сърдечно-съдовата система циркулира богата на кислород кръв в мускулите. След това кислородът се поема от мускулите и може да се използва за генериране на АТФ. Когато тялото е в покой, сърцето и белите дробове са в състояние да доставят на мускулите достатъчно количество кислород, за да отговорят на нуждите от аеробен метаболизъм от енергия. По време на физическа активност обаче мускулите ви се нуждаят от енергия и кислород. За да осигурите повече кислород на мускулните клетки, пулсът и дишането ви ще се увеличат. Количеството кислород, което се доставя до тъканите чрез сърдечно-съдовата и дихателната системи по време на тренировка, зависи от продължителността, интензивността и физическата кондиция на индивида.

По време на първите няколко стъпки от упражнения, вашите мускули първи реагират на промяната в нивото на активност. Вашите бели дробове и сърце обаче не реагират толкова бързо и по време на тези начални стъпки те не започват да увеличават доставката на кислород. За да могат телата ни да получат енергията, необходима в тези начални стъпки, мускулите разчитат на малко количество АТФ, което се съхранява в почиващите мускули. Съхраненият АТФ е в състояние да осигури енергия само за няколко секунди, преди да бъде изчерпан. След като съхраненият АТФ е почти изразходван, тялото прибягва до друга високоенергийна молекула, известна като креатин фосфат, за да превърне ADP (аденозин дифосфат) в АТФ. След около 10 секунди съхраненият креатин фосфат в мускулните клетки също се изчерпва.

Около 15 секунди след тренировка, натрупаният АТФ и креатин фосфат се изразходват в мускулите. Сърцето и белите дробове все още не са адаптирани към нарастващата нужда от кислород, така че мускулите трябва да започнат да произвеждат АТФ чрез анаеробен метаболизъм (без кислород). Анаеробният метаболизъм може да произвежда АТФ с бързи темпове, но използва само глюкозата като свой източник на гориво. Глюкозата се получава от кръвта на мускулния гликоген. Около 30 секунди анаеробните пътища работят с пълния си капацитет, но тъй като наличността на глюкоза е ограничена, тя не може да продължи дълго време.

Тъй като упражнението ви достига две до три минути, сърдечната честота и честотата на дишане се увеличават, за да доставят повече кислород на мускулите ви. Аеробният метаболизъм е най-ефективният начин за производство на АТФ, като произвежда 18 пъти повече АТФ за всяка молекула глюкоза, отколкото анаеробния метаболизъм. Въпреки че основният източник на АТФ в аеробния метаболизъм са въглехидратите, мастните киселини и протеините също могат да се използват като гориво за генериране на АТФ.

Фигура 16.4 Ефект от продължителността на упражнението върху енергийните системи

Изображение от Allison Calabrese/CC BY 4.0

Източниците на гориво за анаеробен и аеробен метаболизъм ще се променят в зависимост от количеството налични хранителни вещества и вида на метаболизма. Глюкозата може да идва от кръвната глюкоза (която е от диетичните въглехидрати или синтеза на гликоген и глюкоза в черния дроб) или мускулния гликоген. Глюкозата е основният енергиен източник както за анаеробния, така и за аеробния метаболизъм. Мастните киселини се съхраняват като триглицериди в мускулите, но около 90% от съхранената енергия се намира в мастната тъкан. Тъй като упражненията с ниска до умерена интензивност продължават да използват аеробен метаболизъм, мастните киселини се превръщат в основен източник на гориво за трениращите мускули. Въпреки че протеинът не се счита за основен енергиен източник, малки количества аминокиселини се използват по време на почивка или извършване на дейност. Количеството аминокиселини, използвани за енергиен метаболизъм, се увеличава, ако общият енергиен прием от вашата диета не отговаря на нуждите от хранителни вещества или ако участвате в упражнения за дълга издръжливост. Когато аминокиселините се разграждат, премахвайки азотсъдържащата аминокиселина, тази останала въглеродна молекула може да бъде разградена до АТФ чрез аеробен метаболизъм или използвана за получаване на глюкоза. Когато упражненията продължават в продължение на много часове, употребата на аминокиселини ще се увеличи като източник на енергия и за синтез на глюкоза.

Фигура 16.5 Източници на гориво за анаеробен и аеробен метаболизъм

Интензивността на упражненията определя приноса на вида източник на гориво, използван за производството на АТФ (виж Фигура 16.4 „Ефектът на интензивността на упражненията върху източниците на гориво“). Както анаеробният, така и аеробният метаболизъм се комбинират по време на тренировка, за да гарантират, че мускулите са снабдени с достатъчно АТФ, за да изпълнят изискванията, поставени пред тях. Размерът на приноса от всеки тип метаболизъм ще зависи от интензивността на дадена дейност. Когато се извършват дейности с ниска интензивност, аеробният метаболизъм се използва за доставяне на достатъчно АТФ на мускулите. Въпреки това, по време на дейности с висока интензивност е необходимо повече АТФ, така че мускулите трябва да разчитат както на анаеробния, така и на аеробния метаболизъм, за да отговорят на нуждите на тялото.

По време на дейности с ниска интензивност, тялото ще използва аеробен метаболизъм над анаеробния метаболизъм, тъй като е по-ефективен, като произвежда по-големи количества АТФ. Мастните киселини са основният енергиен източник по време на активност с ниска интензивност. Тъй като запасите от мазнини в организма са почти неограничени, нискоинтензивните дейности могат да продължат дълго време. Заедно с мастните киселини се използва и малко количество глюкоза. Глюкозата се различава от мастните киселини, където складовете за гликоген могат да бъдат изчерпани. Тъй като запасите от гликоген се изчерпват, умората в крайна сметка ще настъпи.

Фигура 16.6 Ефект от интензивността на упражненията върху източниците на гориво

Зоната за изгаряне на мазнини

Зоната за изгаряне на мазнини е аеробна активност с ниска интензивност, която поддържа сърдечната честота между 60 и 69% от максималната Ви сърдечна честота. Кардио зоната, от друга страна, е аеробна активност с висока интензивност, която поддържа сърдечната честота между около 70 до 85% от вашата максимална сърдечна честота. И така, в коя зона изгаряте най-много мазнини? Технически, тялото ви изгаря по-висок процент калории от мазнини по време на аеробна активност с ниска интензивност, но има и нещо повече от това. Когато започнете дейност с ниска интензивност, около 50% от изгорените калории идват от мазнини, докато в кардио зоната само 40% идват от мазнини. Въпреки това, когато се гледа действителният брой изгорени калории, активността с по-висока интензивност изгаря точно толкова мазнини и много по-големи общи калории като цяло.

Изображение от Allison Calabrese/CC BY 4.0

Разрешително

Храненето на човека [ОТКРИТО] от Университета на Хаваи в Mānoa Програмата за наука за храните и храненето на човека е лицензирано под Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License, освен ако не е посочено друго.