نقش ATP در تقویت موتور بدن

بیشتر دیده می شود که مربیان بدون در نظر گرفتن درصد دخالت دستگاه های مولد انرژی در رشته های گوناگون ورزشی, برنامه ریزی می نمایند بارها مشاهده شده است که مربیان کشتی, والیبال و بسکتبال در برنامه ریزی ها نگرش و توجه بیشتری به روی تقویت سامانه یا دستگاه هوازی ورزشکاران خود داشته اند در صورتی که ورزش های نامبرده بیشتر غیر هوازی هستند

بیشتر دیده می‌شود که مربیان بدون در نظر گرفتن درصد دخالت دستگاه‌های مولد انرژی در رشته‌های گوناگون ورزشی، برنامه‌ریزی می‌نمایند. بارها مشاهده شده است که مربیان کشتی، والیبال و بسکتبال در برنامه‌ریزی‌ها نگرش و توجه بیشتری به روی تقویت سامانه یا دستگاه هوازی ورزشکاران خود داشته‌اند در صورتی‌که ورزش‌های نامبرده بیشتر غیر هوازی هستند و یا در فوتبال، تمرین‌هائی که به پست‌های گوناگون داده می‌شود نباید یکسان باشد، در این‌جا چنین نتیجه‌گیری می‌شود که پاره‌ای از مربیان به یکی از پایه‌ای‌ترین اصول تمرین‌هائی که شناخت شیوه‌های انرژی می‌باشد، نگرشی ندارند و همین بینش سبب می‌شود که گروه ورزشی آنان از نظر توان از کیفیت مطلوبی برخوردار نگردند.

یک کشتی‌گیر تا ۹۰ درصد از شیوع PC - ATP و اسید لاکتیک کسب انرژی می‌نماید و ۱۰ درصد باقیمانده را مشترکاً از شیوه هوازی و اسید لاکتیک تأمین می‌نماید. در فوتبال، دروازه‌بانان و خط حمله نیاز به تقویت دستگاه بی‌هوازی خود دارند ولی خط میانی نیاز بیشتری به دستگاه هوازی دارد. پس یک مربی باتجربه برنامه‌های تمرینی متفاوتی را باید برای پست‌های گوناگون پیش‌بینی و برنامه‌ریزی نماید. روشن است که انجام چنین نگاهی راه کامیابی را هموار می‌سازد.

هنگامی که حرکتی را انجام می‌دهیم در همان لحظه در ماهیچه‌های بدن ما چرخه شگفت‌انگیزی از واکنش‌ها و پدیده‌های شیمیائی رخ می‌دهد که سبب آزاد گشتن مقدار زیادی انرژی می‌شود. این واکنش و فعل و انفعال‌ها چنان هستند که می‌توان آن را به مقیاس بی‌نهایت کوچک‌تر و همسان با احتراق دانست.

هریک از ماهیچه‌ها (مانند ماهیچه‌های ارادی ساق‌ها و بازوها و ...) که از فرمان ما پیروی می‌کنند و (ماهیچه‌هائی غیر ارادی معده یا اندرونه‌ها) که کارشان به اراده ما وابسته نیستند. از بافت‌های بی‌شماری درست شده‌اند که خود، یاخته‌هائی هستند با ساختمانی پیچیده، و چون همراه با یک محرک عصبی منقبض می‌گردند، سبب کارآئی و حرکت می‌شوند.

یاخته ماهیچه‌ای نازک بوده و شکل کشیده و درازی دارد و جسمی است که ده هزار بار بزرگ‌تر از یاخته عادی است و ممکن است به ده سانتی‌متر هم برسد.

ماهیچه دارای ماده بسیار مهم دیگری به نام آدنوزین دی فسفات که کوتاه‌ شدن آن با (ADP) نشان داده می‌شود که خود از یک بخش آدنوزین (عنصر پدید آورنده پروتئین‌ها) و سه بخش اسید فسفریک درست شده است. پس یک محرک عصبی از این ترکیب، می‌تواند یک بخش از اسید فسفریک خود را رها سازد و به‌صورت آدنوزین دی فسفات (ADP) درآید که خود، بیشتر از دو بخش اسید فسفریک در بر ندارد. پیامد این واکنش روشن است، اسید فسفریکی که از (ADP) جدا شده است با آکتین و میوزین تماس یافته و با ترکیبی که پدید می‌آید، منقبض می‌شود، درست مانند (موتور خودرو) جرقه می‌پرد. محرکی که از مغز سرچشمه گرفته است به صفحه محرکه می‌رسد و سبب سوختن ADP می‌شود و مایه جدا شدن اسید فسفریک می‌گردد. اسید فسفریکی که بدین‌سان پیدا می‌شود، اکتومیوزین میوفیبریل را منقبض و به احتراق وامی‌دارد.

می‌توان چنین پنداشت که موتور ماهیچه‌ها با سوزاندن ATP کار می‌کند ولی بافت با ماده دیگری به نام گلوکز که به وسیله خون فراهم می‌آید کار می‌نماید. سوخت ATP مانند آذرخش تند و تیز بوده و بی‌درنگ انرژی لازم برای انقباض را فراهم می‌آورد و چنین حرکتی به راستی جای نیایش و شکر بزرگی برای انسان دارد، زیرا حرکتی سریع ماهیچه‌هاست که می‌تواند ما را از نابودی مرگبار نجات دهد.

از سوئی بدن انسان، انباشت بزرگی از ATP ندارد بلکه برای ساخت آن حتماً می‌بایستی ADP دوباره اسید فسفریک تهیه نماید و دوباره به‌صورت ATP درآید، و این دستگاه شگفت‌آور به‌صورت زیر به حرکت در می‌آید:

بافت ماهیچه‌ای ماده‌ای به نام فسفوکراتین دربر دارد که تهیه‌کننده حقیقی اسید فسفریک است. هنگامی که فسفوکراتین به شکل کراتین دربیاید اسید فسفریک خود را به ATP می‌دهد و ADP دوباره به‌صورت ATP در می‌آید.

کراتین نیز به نوبه خود اسید فسفریکی را که وسیله انقباض اکتومیوزین فراهم آورده بود دوباره به چنگ می‌آورد و بدین‌سان فسفوکراتین دوباره پدیدار می‌گردد و این چرخه بسته می‌شود. سپس بافت از حالت انقباض بیرون می‌آید.

● انرژی و تولید ATP

انقباض ماهیچه‌ای که برای هر نوع ورزش یا فعالیت بدنی مورد نیاز است، از حرکت داخل ماهیچه حاصل می‌شود. انرژی مورد نیاز این حرکت از شکست پیوندهای فسفات پر انرژی آدنوزین تری فسفات (ATP) حاصل می‌شود.

اگرچه ATP منبع انرژی فوری برای انقباض ماهیچه‌ای است، مقدار ATP موجود در ماهیچه آن‌قدر کم است که باید مرتباً دوباره ذخیره‌سازی شود وگرنه بعد از چند ثانیه حرکت بدنی شدید، تمام می‌شود. ATP توسط دو سیستم مجدداً ذخیره می‌شود:

۱) سیستم بی هوازی (که در غیاب اکسیژن از ذخایر کوچک ATP - CP و مسیر لاکتیک استفاده می‌شود)

۲) سیستم هوازی یا سیستم اکسیژن‌خواه.

منابعی که ATP از آنها تأمین می‌شود عبارتند از:

۱) منبع: ATP - CP بدن مقدار کمی ATP و CP (کراتین فسفات) را ذخیره می‌کند. ماهیچه‌ها می‌توانند از این منابع در مواردی مثل دوهای سرعت و وزنه‌برداری به‌عنوان ذخایری که بیشترین میزان ATP را حداکثر تا ۱۰ ثانیه تأمین می‌کنند، استفاده نمایند.

کراتین فسفات نیز هم‌چون ATP در بافت‌های ماهیچه‌ای انباشت شده و در صورت تجزیه اندازه زیادی انرژی آزاد می‌نمایند. اندازه ذخایر CP نزدیک به سه برابر ذخایر ATP بوده و روشن است که انرژی به‌دست آمده از تجزیه CP صرف بازسازی ATP شده و در واقع ATP در فعالیت به همان سرعت که تجزیه می‌شود به یاری انرژی CP بازسازی می‌شود.

اندازه کل ATP و CP در تارهای عضلانی بسیار اندک است (در مردان ۶% مول و در زنان ۳% مول) و انباشت ATP و CP در هر کیلوگرم عضله به ترتیب ۴ تا ۶ مول می‌باشد و یا ۱۵ تا ۱۷ هزارم مول می‌باشد. کل ذخیره CP ـ ATP در کسی که ۳۰ کیلوگرم عضله داشته باشد ۵۷۰ تا ۶۹۰ هزارم مول می‌باشد که برابر ۷/۵ تا ۹/۶ کیلو کالری انرژی است. باید دانست برای بازسازی یک مول ATP نیاز به ۵/۳ لیتر اکسیژن خواهد بود.

۲) مسیر لاکتاک: ATP با سرعت بالائی از ذخایر کربوهیدرات (گلیکوژن) در ماهیچه تولید می‌شود اما اسید لاکتیک نیز تولید می‌گردد.

اسید لاکتیک محصول جانبی است با جمع شدن، تولید خستگی ماهیچه‌ای می‌کند. تولید ATP از این راه در ورزش‌های سنگین فقط می‌تواند ۳ ـ ۱ دقیقه انرژی تأمین کند (در ورزش‌هائی مثل دوهای ۸۰۰ و ۴۰۰ متر، شنای ۱۰۰ متر و مشت‌زنی)

مربیان باید بدانند این مرحله با چه شیوه‌ای و برای چه ورزشی کارآئی بهتری دارد و مولد انرژی است. در این شیوه PC ـ ATPکارساز می‌باشد و این شیوه در همگی فعالیت‌هائی که باشد، قدرت و سرعت بسیار زیادی که زمان اجرای آن کمتر از ۱۰ ثانیه باشد تولید ATP می‌نماید. دومین راه تولید ATP بدون وجود اکسیژن برای فعالیت‌های شدید، دستگاه اسید لاکتیک است در این دستگاه گلوکز و گلیکوژن به شیوه ناقص تجزیه شده و تولید اندازه کمی انرژی و اسید لاکتیک می‌نماید با افزایش اسید لاکتیک غلظت یون هیدروژن (H) افزوده شده. اسیدیته عضله و خون نیز بالا می‌رود و واکنش‌های آنزیمی دچار ناهنجاری (اختلال) می‌شوند.

اندازه انرژی خالص این دستگاه، تولید ۲ مول ATP می‌کند اما تجزیه کامل با همان اندازه گلوکز در دستگاه هوازی ۳۸ مول ATP پدید می‌آورد.

اهمیت دستگاه اسید لاکتیک در آن است که ۲ مول ATP به تندی بازسازی و در دسترس عضله‌های پرکار برای انجام فعالیت‌های سریع و شدید قرار می‌گیرد. فعالیت‌های ورزشی ۳۰ تا ۱۸۰ ثانیه در این گروه هستند (دوهای ۴۰۰ و ۸۰۰ متر) اما بازده خالص دستگاه اسید لاکتیک ۱ تا ۲/۱ مول ATP بیشتر نیست، زیرا عضله‌ها، توانائی تحمل بیش از ۲ تا ۳/۲ گرم اسید لاکتیک در هر کیلوگرم از وزن خود را ندارند. مقدار ۲/۱ مول ATP این دستگاه کم و بیش دو برابر بازده دستگاه فسفاژن (۰/۶ تا ۷/۰ مول) می‌باشد. اهمیت دستگاه‌های بی‌هوازی در فراهم کردن سریع ATP است. برای نمونه بازسازی ۲/۱ مول ATP به روش هوازی در حال استراحت نیاز به ۱۵ دقیقه زمان دارد.

۳) سیستم اکسیژن‌خواه: این سیستم که می‌تواند از اسیدهای چرب استفاده کند، آهسته‌تر از دو سیستم دیگر ATP تولید می‌کند، اما منبع بزرگی از انرژی را به شکل بالقوه ارائه می‌دهد. ذخیره چربی و کربوهیدرات‌های بدن برای ۵ روز ورزش مداوم، بیش از مقدار ضروری است اما اکسیژن نیز مورد نیاز است و این خود نشان می‌دهد که چرا در یک فرد ورزشکار ظرفیت مصرف اکسیژنی که به این منبع انرژی بستگی دارد، شدیداً اهمیت دارد. سیستم اکسیژن‌خواه اصلی‌ترین فراهم‌کننده ATP در فعالیت‌هائی است که بیش از ۳ دقیقه طول می‌کشند در چنین مواردی مثل ماراتن ۲/۲۶ مایل، این راه به‌عنوان تأمین‌کننده اصلی ATP مطرح می‌شود. سیستم‌های هوازی و بی‌هوازی پشت سر هم کار می‌کنند. وقتی میزان فعالی بیش از توانائی سیستم گردش خون تنفس می‌شود که می‌خواهند اکسیژن کافی فراهم کنند، سلول‌های ماهیچه‌ای برای تهیه ATP به مسیر لاکتیک تکیه می‌کنند وقتی این وابستگی خیلی زیاد گردد ممکن است ذخایر گلیکوژن تمام شوند و تجمع اسید لاکتیک به خستگی عضلانی منجر گردد. در ورزش‌هائی که هر دو سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند (مثل مشت‌زنی) برنامه تمرین باید طوری طرح‌ریزی شود که ظرفیت‌های هر دو سیستم را توسعه دهد.

این روش از دیدگاه تقویت دستگاه گردش خون و تنفس دارای اهمیت بالائی می‌باشد و در پزشکی ورزشی، با تقویت این شیوه بیماران قلبی را مداوا می‌نمایند. هنگامی که بدن در حالت پایدار باشد با این شیوه تولید انرژی می‌نماید و این حالتی است که حرکت‌های ورزشی در کمتر از حداکثر شدت اجرا شود. هر سه نوع مواد غذائی می‌توانند از طریق این دستگاه سوخته و ATP تولید نمایند. روی هم رفته با بودن اکسیژن، یک مولکول گلوکز شکسته شده، ۳۸ مولکول ATP تولید می‌نمایند.

C۶H۱۲O۶ + ۶O۲ + ADP + ۳۸P = ۶CO۲ + ۶H۲O + ۳۸ATP = C۶H۱۲O۶

گنجایش یا توان هوازی، توان بیشینه (حداکثر) انتقال و کاربرد اکسیژن می‌باشد که پایه پر اهمیتی برای آمادگی قلبی ـ عروقی به‌شمار می‌رود. در دستگاه هوازی و به همراه، اکسیژن همگی مواد غذائی به ویژه قندها و چربی‌ها به‌گونه کامل تجزیه شده و تولید انرژی بالائی می‌نمایند (برای نمونه یک مول گلوکز، ۳۸ مول ATP تولید می‌کند)

در دستگاه هوازی، مواد غذائی بیشتر در میتوکندری یاخته و به همراه اکسیژن سوخته و تولید انرژی می‌نمایند. اما دستگاه هوازی تولید ATP زیاد را به بهای از دست دادن سرعت تولید ATP به‌دست آورده است به گفته دیگر سرعت تولید ATP در این دستگاه کمتر از دستگاه بی‌هوازی است.

برای بازسازی یک مول ATP از قندها، نزدیک به ۵/۳ لیتر اکسیژن و از چربی‌ها ۴ لیتر اکسیژن به‌کار گرفته می‌شود.

در زمان استراحت ۲۵/۰ لیتر اکسیژن در دقیقه به‌کار می‌رود. می‌توان گفت هر ۱۲ تا ۲۰ دقیقه یک مول ATP می‌تواند از راه دستگاه هوازی بازسازی شود اما برای یک دونده ورزیده استقامتی ۵/۱ مول ATP در زمان یاد شده، بازسازی می‌شود (ذخیره گلیکوژن در ۳۰ کیلوگرم عضله ۴۰۰ تا ۴۵۰ گرم و در هر کیلوگرم از عضله ۱۲ تا ۱۵ گرم می‌باشد).