Biyoenerjetik ve ATP Üretim Sistemleri
Biyoenerjetik, hücrelerin kimyasal enerjiyi iş yapmak üzere nasıl dönüştürdüğünü inceleyen bir alandır. Egzersiz yapan kasta, her kasılma adenozin trifosfat (ATP) ile karşılanmaktadır, ancak kas, yalnızca birkaç saniyelik yoğun çaba için yeterli ATP depolayabildiğinden, ATP'yi üç birbiriyle bağlantılı sistem aracılığıyla sürekli olarak yeniden sentezlemesi gerekmektedir: fosfajen (ATP-PCr) sistemi, anaerobik glikoliz ve oksidatif fosforilasyon.
Tanım
Egzersiz biyoenerjetiği, iskelet kasının kasılmayı sağlamak üzere ATP'yi yeniden sentezlediği biyokimyasal yollar bütünüdür; bu yollar fosfajen sistemi, anaerobik glikoliz ve oksidatif fosforilasyonu içermektedir.
Kapsam
Bu konu, ATP'yi hücrenin enerji para birimi olarak, üç enerji sağlayan sistemi ve her birinin baskın olduğu zaman dilimlerini, ayrıca farklı yoğunluk ve süredeki egzersiz taleplerini karşılamak üzere nasıl örtüştüklerini kapsamaktadır. Biyoenerjetiği fizyolojik bir konu olarak ele almakta olup, takviye rejimlerini veya kişiselleştirilmiş antrenman reçetelerini ele almamaktadır.
Temel sorular
- Egzersiz sırasında ATP neden sadece depolanmak yerine sürekli olarak yeniden sentezlenmelidir?
- Fosfokreatin, glikoliz ve oksidatif fosforilasyon hangi rolleri oynamaktadır ve hangi zaman dilimlerinde etkilidir?
- Üç enerji sistemi, ayrı ayrı açılıp kapanmak yerine nasıl örtüşmektedir?
Anahtar kavramlar
- ATP'nin anlık enerji para birimi olarak rolü
- Fosfajen (ATP-PCr) sistemi
- Fosfokreatin ve kreatin kinaz reaksiyonu
- Anaerobik glikoliz
- Oksidatif fosforilasyon
- Enerji sistemi sürekliliği ve yoğunluk ile süreye göre örtüşmesi
Mekanizmalar
ATP, terminal fosfat bağı hidrolize edildiğinde kullanılabilir enerji açığa çıkarmaktadır ve küçük intramüsküler ATP deposunun kullanıldığı hızda yeniden üretilmesi gerekmektedir. Fosfajen sistemi en hızlı yeniden ikmali sağlamaktadır: fosfokreatin, kreatin kinaz reaksiyonu aracılığıyla fosfatını ADP'ye bağışlayarak yoğun çabanın ilk saniyelerinde ATP'yi tamponlamaktadır (Wyss, 2000). Çaba devam ettikçe, anaerobik glikoliz glikoz ve glikojeni pirüvata parçalayarak hızlı ancak sınırlı miktarda ATP üretmekte ve hızı oksidatif kapasiteyi aştığında laktat oluşturmaktadır (Gladden, 2004). Sürekli aktivite için, mitokondrideki oksidatif fosforilasyon, karbonhidrat ve yağı oksitleyerek ATP'nin büyük kısmını üretmekte, yakıt karışımı yoğunluk ve süreye bağlı olarak değişmektedir (Romijn, 1993). Bu sistemler eş zamanlı olarak çalışmakta ve ayrı ayrı geçiş yapmak yerine örtüşmektedir (McArdle, 2015).
Klinik önem
Enerji sistemi çerçevesi, egzersiz testlerinin ve antrenman yanıtlarının nasıl tanımlandığını ve metabolik kapasitelerin araştırma ve uygulamalı fizyolojide nasıl karakterize edildiğini desteklemektedir. Burada referans arka plan bilgisi olarak sunulmakta olup, takviye, antrenman veya tedavi tavsiyesi niteliği taşımamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Açıklamalar, klinik kılavuzlardan ziyade kas enerji metabolizmasına ilişkin biyokimyasal ve fizyolojik derlemelere ve ders kitabı sentezlerine dayanmaktadır; kantitatif substrat verileri ise izleyici ve biyopsi çalışmalarından elde edilmektedir (Romijn, 1993; Wyss, 2000).
Tarihçe
ATP'nin evrensel enerji para birimi olarak tanınması ve kreatin kinaz fosfajen tamponu, glikoliz ve oksidatif fosforilasyonun aydınlatılması, yirminci yüzyıl kas fizyolojisini dönüştürerek egzersizin örtüşen enerji sistemlerinin dereceli bir şekilde devreye alınması olarak tanımlanmasına olanak sağlamıştır (Wyss, 2000; McArdle, 2015).
Öne çıkan isimler
- Markus Wyss
- L. Bruce Gladden
- Edward F. Coyle
İlgili konular
Temel eserler
- wyss-2000
- gladden-2004
- romijn-1993
Sıkça sorulan sorular
- Egzersiz sırasında kullanılan üç enerji sistemi nelerdir?
- Fosfajen (ATP-PCr) sistemi, anaerobik glikoliz ve oksidatif fosforilasyon. Bunlar, ne kadar hızlı ve ne kadar ATP sağlayabildikleri açısından farklılık göstermekte ve tek tek değil, birlikte çalışmaktadır.
- Kas, ihtiyaç duyduğu tüm ATP'yi neden depolayamaz?
- Kas, yalnızca birkaç saniyelik yoğun çaba için yeterli ATP depolayabilmekte, bu nedenle kasılmaya devam etmek için ATP'yi fosfokreatin, karbonhidrat ve yağdan sürekli olarak yeniden sentezlemesi gerekmektedir.