Τα Βασικά Ενεργειακά Συστήματα

Όλη η ενέργεια προέρχεται από τον ήλιο ως φωτεινή ενέργεια. H ζωή εξαρτάται από το διαρκή μετασχηματισμό αυτής της ενέργειας. Ηλιακή ενέργεια που αποτελεί πρώτη πηγή ενέργειας για τη ζωή μετατρέπεται σε χημική ενέργεια με την φωτοσύνθεση. Στη συνέχεια, λαμβάνουμε αυτή την ενέργεια με την κατανάλωση των  φυτικών τροφών ή των ζώων που τρέφονται με φυτά. Η ενέργεια αποθηκεύεται στις τροφές υπό μορφή υδατανθράκων, λιπών και πρωτεϊνών. Οι τροφές αποτελούνται από άνθρακα , υδρογόνο οξυγόνο και στην περίπτωση των πρωτεϊνών το άζωτο. Οι τροφές έχουν σχετικά αδύναμους μοριακούς δεσμούς και δεν χρησιμοποιούνται άμεσα για τις λειτουργίες των κυττάρων αντί αυτού η ενέργεια στους χημικούς δεσμούς των μορίων των τροφών απελευθερώνονται χημικά μέσα στα κύτταρά μας και αποθηκεύεται υπό τη μορφή μιας ένωσης υψηλής ενέργειας αποκαλούμενη τριφωσφορική  αδενοσίνη (ATP)  . Η σωματική απόδοση εξαρτάται από τη μεταβολική διεργασία μεταφοράς της ενέργειας στην ATP. Η μεταφορά αυτή γίνεται με 3 ενεργειακά συστήματα: το φωσφόρογονο, το γλυκολιτικό και το οξειδωτικό .  

• Φωσφόρογονο ενεργειακό σύστημα: αφορά προσπάθειες μέγιστης ισχύος που διαρκούν για λίγα μόνο δευτερόλεπτα παρέχοντας άμεση ενέργεια για τη συστολή των μυϊκών κυττάρων. Τέτοιες προσπάθειες μέγιστης ισχύος είναι εκρηκτικές κινήσεις, οι δρόμοι ταχύτητας τα αγωνίσματα ρίψεων, άρση βαρών και αλμάτων και η κολύμβηση μέχρι 50 μέτρα. Το σύστημα αυτό αντλεί την ονομασία του από τους φωσφορικούς δεσμούς υψηλής ενέργειας που περιέχονται στις 2 χημικές ενώσεις από τις οποίες αποτελείται την ATP και την φωσφοκρεατίνη. Κατά τη διάσπαση των ενώσεων αυτών για την παραγωγή ενέργειας δεν απαιτείται οξυγόνο ούτε παράγεται γαλακτικό οξύ έτσι το  σύστημα ονομάζεται και αναερόβιο αγαλακτικό. Σύμφωνα με την εργοφυσιολογία τα αποθέματα ATP και φωσφοκρεατίνης μπορούν να στηρίξουν τις ενεργειακές ανάγκες των μυών για 3 έως 15 sec  όπου χρησιμοποιούνται όλες οι δυνάμεις. Πέρα από εκείνο το σημείο οι μύες πρέπει να βασίζονται σε άλλες διαδικασίες για τον σχηματισμό ATP οι οποίες γίνονται στο γλυκόλιτικό ενεργειακό σύστημα. 
• Γλυκόλιτικό ενεργειακό σύστημα: μια άλλη μέθοδος παραγωγής ATP αφορά στην απελευθέρωση ενέργειας μέσω της διάσπασης της γλυκόζης. Είναι μια διαδικασία στην οποία η γλυκόζη διασπάται μέσω ειδικών γλυκόλυτικών ενζύμων και  μετά από πολλές διεργασίες παράγεται το πυροσταφυλικό οξύ. Η τύχη του πυροσταφυλικού οξέος εξαρτάται από την ένταση της προσπάθειας . Όταν παρατηρείται ανεπάρκεια οξυγόνου όπου συμβαίνει σε πολύ έντονες μυϊκές προσπάθειες το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Το γλυκόλιτικό ενεργειακό σύστημα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας που χρειαζόμαστε για προσπάθειες μέγιστης έντασης μέχρι 3 λεπτά. Επειδή σε αυτό το σύστημα υπάρχει μεγάλη παραγωγή του γαλακτικού ονομάζεται και αναερόβιος γαλακτικός. Όταν υπάρχει επαρκής προσφορά οξυγόνου που συμβαίνει σε υπόμέγιστες και παρατεταμένες μυϊκές προσπάθειες  ενεργοποιείται το οξειδωτικό ενεργειακό σύστημα.  
• Οξειδωτικό ενεργειακό σύστημα: το τελικό σύστημα παραγωγής ενέργειας του κυττάρου είναι το οξειδωτικό σύστημα. Είναι το πιο σύνθετο από τα 3 ενεργειακά συστήματα και για την παραγωγή της ενέργειας λαμβάνουν χώρα 2 συνεργαζόμενες μεταβολικές οδοί. Η πρώτη είναι ο κύκλος του κιτρικού οξέος και η δεύτερη η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Στην πρώτη γίνεται η οξείδωση δηλαδή η απόσπαση υδρογόνων από τις θρεπτικές ουσίες των υδατανθράκων λιπών και πρωτεϊνών . Τα υδρογόνα λόγω των ηλεκτρονίων που έχουν περιέχουν την ενέργεια των θρεπτικών μορίων η οποία αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται στη δεύτερη μεταβολική οδό για να επανασύνθεση ATP. Με την παρουσία οξυγόνου το πυροσταφυλικό οξύ που αναφέραμε μετατρέπεται σε μια ένωση αποκαλούμενη ακετυλο συνενζυμο Α   που εισέρχεται στο κύκλο κιτρικού οξέος και στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ATP.  Ουσιαστικά ο σχηματισμός του ακετυλο συνενζυμο Α είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ αναερόβιας και αερόβιας παραγωγής ενέργειας. Ο μηχανισμός ενέργειας επικρατεί σε παρατεταμένες προσπάθειες χαμηλής έντασης και συνήθως αναφέρεται ως αερόβιο σύστημα και ενεργοποιείται σε προσπάθειες που διαρκούνε από 3 λεπτά και πάνω.  

H αποδόμηση της γλυκόζης στα μυϊκά κύτταρα έχει ως αποκλειστικό σκοπό την παραγωγή ενέργειας σε μόρια ATP. Oταν διάθεση ενός μορίου γλυκόζης καταλήγει στο σχηματισμό γαλακτικού οξέος  (αναερόβια οδός) αποδίδει μόνο 2 μόρια ATP  ενώ όταν καταλήγει στο σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα και νερού (αερόβια οδός) αποδίδει 38 μόρια ATP. Η αναερόβια οδός παραγωγής ενέργειας είναι αντιοικονομική και σπατάλη έχει όμως το πλεονέκτημα ότι τροφοδοτεί γρήγορα τους μυς με την ενέργεια που χρειάζονται.  

 Tέλος στην παραγωγή μυϊκής ενέργειας συμμετέχουν όλοι οι ενεργειακοί μηχανισμοί ανάλογα με την ένταση και τη διάρκεια της άσκησης.  Σε προσπάθειες μικρής διάρκειας και υψηλής έντασης επικρατεί ο αναερόβιος μηχανισμός παραγωγής ενέργειας,  σε έντονη μυϊκή προσπάθεια που διαρκεί περίπου 3 λεπτά την απαιτούμενη ενέργεια τη μοιράζονται και οι 2 μηχανισμοί ο αναερόβιος και ο αερόβιος , ενώ σε παρατεταμένες προσπάθειες χαμηλής έντασης επικρατεί αποκλειστικά ο αερόβιος μηχανισμός. Ο σχεδιασμός του προπονητικού προγράμματος ενός αθλητή βασίζεται στις ενεργειακές απαιτήσεις του αθλήματος και ιδιαίτερα στις σχετική συμμετοχή των μηχανισμών παραγωγής ενέργειας. Στην κολύμβηση  στα αγωνίσματα των 25 και 50 μέτρων το κυρίαρχο  ενεργειακό σύστημα  είναι το αναερόβιο αγαλακτικό μέχρι τα 10-12 δευτερόλεπτα του αγώνα και μετά η παραγωγή ενέργειας  γίνεται από τον αναερόβιο γαλακτικό χωρίς αυτό να σημαίνει ότι η παραγωγή του γαλακτικού στους μυς είναι μεγάλη. Στα αγωνίσματα 100 και 200 το φωσφορογόνο ενεργειακό σύστημα θα παρέχει την περισσότερη ενέργεια στα πρώτα δευτερόλεπτα της κολυμβητικής προσπάθειας. Μετά όμως το γαλακτικό οξύ  θα παράγεται γρήγορα και τότε περνάμε στον αναερόβιο γαλακτικό σύστημα παραγωγής ενέργειας όπου γίνεται το κυρίαρχο ενεργειακό σύστημα και η υψηλή οξείδωση  είναι η αιτία κόπωσης στα αγωνίσματα αυτά. Στα αγωνίσματα των μεσαίων και μεγάλων αποστάσεων οι κολυμβητές δεν μπορούνε να αντέξουνε την υψηλή οξείδωση στους μυς τους  για πολλά μέτρα  και τότε ο οργανισμός επικαλείται τον αερόβιο μηχανισμό ενέργειας που με την παρουσία οξυγόνου μειώνει την οξείδωση των μυών και δίνει τη δυνατότητα στους κολυμβητές να διανύουν μεγαλύτερη απόσταση χωρίς να ‘’γαλακτώνουν’’.