كيف تصنع لنا جزيئات ATP الطاقة ؟
ربما تسائلت كيف بعد تناول وجباتنا اليومية نحصل منها على طاقة نستخدمها في التحرك من مكان لأخر أو للقيام بتدريبات بمجهود كبير ، وكيف نتنفس وتعمل الأعضاء الداخلية من تلقاء نفسها !!
ولكن دعنا أولاً نعرف ما هو جزئ ATP الذي يمدنا بهذه الطاقة
مــا هــو ATP ؟
جزئ ATP عبارة عن جزئ أدينوسين مرتبط بثلاث مجموعات من الفوسفات Adenosine Triphosphate
عند تكسير هذا المركب عن طريق عملية التحلل المائي في وجود الماء وإنزيم myosin ATPase يتم الحصول على الطاقة
ATP (myosin ATPase) → ADP + Pi ( inorganic phosphate ) + Energy
من المعادلة السابقة
يتضح لنا عزيزي القارئ الشكل العام لكيفية الحصول على الطاقة من جزيئات ATP ، وهذه الجزيئات نحتاجها للقيام بكل حركة في الجسم ..
نحتاجها لتحريك العضلات واستخدامها ولحركات الجهاز الهضمي ، ولإنتاج الانزيمات الهامة لجميع العمليات الحيوية في الجسم ..
ونحتاج جزيئات ATP أيضاً لإنتاج المزيد من ATP مرة أخرى
من أين نحصل على ATP ؟
وأيضاً من خلال العناصر الغذائية التي تم تناولها قبل ذلك وتم تخزينها في الكبد ، والعضلات ، والخلايا الدهنية في الجسم في إنتظار الاشارة لهم للحصول على الطاقة وقت الحاجة.
وبالطبع أنت تعتقد عزيزي القارئ أن الجسم يحصل على الطاقة اللازمة له للقيام بوظائفه الحيوية من العناصر الغذائية التي تم تناولها مؤخراً ، ولكن في الواقع يقوم الجسم بالحصول على هذه الطاقة من العناصر الغذائية المخزنة في خلايا الجسم من وجبات تم تناولها سابقاً ..
ولكن الاستئناء الوحيد هو في حالة أداء التمرينات الرياضية لمدة زمنية طويلة لأن الجسم يكون بحاجة لطاقة كبيرة بشكل مستمر.
ولكن الاستئناء الوحيد هو في حالة أداء التمرينات الرياضية لمدة زمنية طويلة لأن الجسم يكون بحاجة لطاقة كبيرة بشكل مستمر.
أيضاً خلال معظم التمرينات الرياضية القصيرة نحصل على الطاقة اللازمة لها لبعض الوقت من العناصر الغذائية المخزنة في خلايا الكبد (Hepatocytes) ، والخلايا العضلية (Myocytes) ، والخلايا الدهنية (Adipocytes)
كيف تمدنا جزيئات ATP بالطاقة ؟
عرفنا في مقدمة المقال عزيزي القارئ أن جزئ ATP عبارة عن جزئ أدينوسين مرتبط بثلاث مجموعات من الفوسفات Adenosine Triphosphate
هذه الروابط داخل جزئ ATP هي الطاقة التي نحتاجها ..
تنطلق هذه الطاقة عند تكسير الروابط بين الكربون والهيدروجين في الكاربوهيدرات والدهون والبروتينات من طعامنا الذي نتناوله ، وأيضا عند تكسير روابط الأدينوسين فوسفات في جزئ ATP.
لذلك عند إستخدام ATP في الوظائف الحيوية في الجسم في الخلايا الجسدية يتم تكسير رابطة واحدة فقط لتنتج ← جزئ ADP وهو جزئ أدينوسين مرتبط بمجموعتين فقط من الفوسفات وترك مجموعة الفوسفات الثالثة حرة في سيتوبلازم الخلية.
وبالرغم من أهمية جزيئات ATP سواء للوظائف الحيوية أو للأنشطة الخفيفة والعنيفة ، إلا أنه لا يوجد الكثير منها في الخلايا ؛ فقط حوالي 80 - 100 جرام في الجسم كله !!
وهي كمية تكفي لأداء نشاط رياضي عنيف لعدة ثواني فقط !
وهي كمية تكفي لأداء نشاط رياضي عنيف لعدة ثواني فقط !
لذلك بعد تكسير جزيئات ATP والحصول على الطاقة اللازمة ، يتم إعادة إنتاج المزيد منها للاستمرار في إمداد الجسم بالطاقة ، وهذه العملية تسمى بنقل الطاقة Energy Transfer
عملية نقل الطاقة عبارة عن إعادة إرتباط جزئ ADP مع مجموعة الفوسفات الحرة في سيتوبلازم الخلية ( نواتج تكسير جزئ ATP ) لإنتاج جزئ ATP جديد يتم إستخدامه مرة أخرى للحصول على الطاقة ← فكر فيها كأنها عملية إعادة شحن البطارية
وهذه العملية ( نقل الطاقة Energy Transfer ) لها ثلاث طرق لحدوثها وتحدد أي طريقة منهم ستتم طبقا لـ
- مقدار السرعة المطلوبة للحصول على الطاقة
- مقدار السرعة التي تتم بها التفاعلات للحصول على الطاقة
- وجود أكسجين كافي ليتم التفاعل لإنتاج الطاقة أو لا
عــمـلـيـات نـقـل الــطـاقـة فـي الــجـســم
The Phosphagen system
يسمى أيضاً بـ The ATP-PCr System أو Phosphocreatine System
هي أول وأسرع مرحلة لإنتاج جزيئات ATP ، وتتم هذه المرحلة في بداية النشاط البدني القوي والسريع لفترة زمنية قصيرة جدا حوالي 10 ثواني فقط
لاستمرار النشاط الحركي أو الرياضي أكثر من 10 ثواني تبدأ الطرق الأخرى لإنتاج الطاقة بعد نظام الفوسفوكرياتين.
وهذه المرحلة تتم لأداء حركة رياضية عنيفة مثل التدريب لزيادة القوة في حمل الأثقال بأوزان عالية مع تكرارات قليلة ، أو لأي حركة رياضية عنيفة أخرى ، ويتم فيها إعادة إنتاج ATP فوراً ولا تحتاج لوجود الأكسجين Anaerobic
هذه المرحلة تضم 3 تفاعلات أو ثلاث خطوات :
ATP + Water (H2O) + ATPase enzyme → ADP + Pi+Energy
ADP + PCr (Phosphocreatine) + Cretine Kinase enzyme → ATP + Cr (creatine )
ADP + ADP + (Adenylate kinase enzyme) → ATP + AMP ( Adenosine Monophosphate )
The Glycolytic System
يسمى أيضاً بــ Anaerobic glycolysis
Glucose + 2 Pi + 2 ADP + ( 2NAD+ ) → 2 Lactic acid + 2 ATP + 2 NAD
المرحلة الثانية من إنتاج الطاقة ولا تحتاج لوجود الأكسجين Anaerobic ..
وتبدأ عند الاحتياج للطاقة المستمر والأكثر من 10 ثواني التي تنتجها المرحلة الأولى ، ولكنها أقل سرعة من المرحلة الأولى ..
وفيها يتم تكسير الجليكوجين Glycogen المخزن في العضلات لتوفر نسبة من جلوكوز الدم
وتكسير Triglycerides الموجودة في الخلايا الدهنية لتوفير نسبة من الجليسرول Glycerol للمساعدة في إعادة إنتاج المزيد من جزيئات ATP
وتستطيع هذه العملية الاستمرار لمدة حوالي 50 ثانية أو أكثر بعد العشر ثواني الأولى وينتج عن هذه العملية حمض اللاكتيك Lactic acid والذي يتجمع في العضلات ويسبب لها ما يسمى بالاجهاد العضلي.
وبالرغم أن عملية الجليكوليتك لا تحتاج لأكسجين إلا أن في حالة توفر الأكسجين تكون نفس خطوات العملية والفرق فقط في مصير الناتج النهائي منها
- في حالة توفرالأكسجين يتحول حمض البيروفيك Pyruvic acid إلى ← إنزيم هام في عملية التمثيل الغذائي يسمى بـ Acetyl CoA
- في حالة عدم توفر الأكسجين يتحول حمض البيروفيك Pyruvic acid إلى ← حمض اللاكتيك Lactic acid المسبب للإجهاد العضلي كما ذكرنا
وكلما قلت سرعة التدريب وقلت الشدة تبدأ إنتقال عملية إنتاج الطاقة للمرحلة الثالثة وهي The Oxidative pathway
The Oxidative System
يسمى أيضاً بــ Oxidative Phosphorylative system
المرحلة الثالثة والتي تتم في وجود الأكسجين Aerobic ..
حيث تتم عملية إعادة إنتاج جزيئات ATP من خلال عملية تسمى بدورة كريبس ، وهذه المرحلة تكون أبطأ عملية إنتاج لجزيئات ATP وتأخذ وقتاً أطول لتبدأ في الإنتاج وتكون مضطر لتقليل سرعة وشدة في التدريب فيها ..
مثل رياضة الماراثون ، تمرينات الكارديو متوسطة الشدة مثل الهرولة ، والمشي السريع وغيرهم
ويبدأ في هذه المرحلة إستخدام الدهون كمصدر لإنتاج الطاقة ، وهذه المرحلة تضم ثلاث خطوات :
- Aerobic glycolysis
- The Krebs cycle
- The Electron Transport Chain ( ETC )
*** ضع لنا استفسارك في تعليق ***
تعليقات
إرسال تعليق