Metabolisme
Metabolisme er en sum af begivenheder, som udføres i menneskekroppen for at skabe energi og andre stoffer, der er nødvendige for dens aktiviteter. I vores organisme er der kataboliske og anabole processer.
Katabolisme er en proces, hvor organisk stof nedbrydes og samtidig frigives energi. Den er karakteriseret ved manglende reserver af glykogen og mobilisering af ikke-sakkaridiske energikilder – fedtstoffer og proteiner. Katabolisme finder sted under øget bevægelsesaktivitet og er nødvendig for at opretholde livsfunktioner.
Anabolisme er på den anden side en energiforbrugende proces, hvor der skabes stoffer. Substratforsyningen overstiger det umiddelbare behov. Organismen danner energireserver, væv skabes og fornyes. Anabolske processer er fremherskende i situationer med nedsat fysisk aktivitet.
De grundlæggende næringsstoffer (kulhydrater, lipider, proteiner) er til stede i den mad, vi spiser. Disse omdannes og optages gennem fordøjelsessystemet. Kulhydrater nedbrydes til individuelle kulhydrater (monosakkarider), hvor glukose rangerer blandt de vigtigste. Lipider nedbrydes til frie fedtsyrer og glycerol. Proteiner nedbrydes til aminosyrer. Disse simple stoffer kan derefter blive involveret i mere komplicerede processer.
Kulhydrater anvendes i både anaerobe og aerobe aktiviteter. ATP resynteser fra glykogen (muskelglykogen, leverglykogen), som omdannes til glukose. Forekomsterne af glykogen i menneskekroppen er begrænsede. Lipider anvendes ved udholdenhedsbaseret bevægelsesaktivitet af lav intensitet. Mens brugen af proteiner i ATP-resyntesen er meget begrænset, anvendes frie fedtsyrer i stor udstrækning. Glukose dannes gennem glukoneogenese.
Muskelmetabolisme
Muskler har brug for energi til at producere kontraktioner (fig. 6). Energien stammer fra adenosintrifosfat (ATP), der er til stede i musklerne. Muskler har tendens til kun at indeholde begrænsede mængder ATP. Når ATP er opbrugt, skal det resyntetiseres fra andre kilder, nemlig kreatinphosphat (CP) og muskelglykogen. Andre glykogenreserver er lagret i leveren, og kroppen er også i stand til at resyntetisere ATP fra lipider, dvs. frie fedtsyrer. Der anvendes forskellige former for energiforsyning afhængigt af intensiteten og varigheden af den arbejdsbelastning, som organismen udsættes for.
Figur 6 Energi til musklerne
ATP-CP-systemet
Overnævnte ATP og CP er energikilderne til muskelkontraktion (fig. 7, 8, 9). Produktionen af den energi, der anvendes i muskelkontraktion, foregår på anaerob måde (uden ilt).
Figur 7 ATP-molekyle
Figur 8 ATPase (ATP-nedbrydning og energiproduktion til muskelkontraktion)
Figur 9 ATP-resyntese fra CP
Anaerob glykolyse
Det er en kemisk proces, hvor ATP bliver fornyet fra glykogen, dvs.dvs. glukose, på en anaerob måde (uden adgang til ilt). I disse processer dannes der laktat, dvs. salt af mælkesyre i musklerne. Dette energisystem producerer 2 molekyler ATP. Glykolyse – omdannelse af glukose til 2 molekyler pyruvat, der genererer nettoudbyttet af ATP-molekyler og 2 NADH-molekyler (anaerob nedbrydning af glukose til pyruvat og laktat) – se. Fig. 10.
Oxydativt system
Dette er en kemisk proces, hvor ATP-resyntesen foregår på en aerob måde (med adgang til ilt). Både glykogen eller glukose og frie fedtsyrer fungerer her som energikilder.
Aerob glykolyse foregår i cellens cytoplasma, hvor der dannes 34 ATP-molekyler fra glykogenet, dvs. glukose med ilt til stede (fig. 10).
Figur 10 Anaerob og aerob glykolyse
Fri fedtsyrer, der findes i mitokondrier i muskelfibre, og som omdannes til acetyl-CoA, anvendes i ATP-resyntesen. Acetyl CoA indgår i Krebs-cyklussen, og der dannes således ATP-molekyler.
De enkelte energisystemer bliver involveret alt efter intensiteten af den udførte bevægelsesaktivitet. Hvis præstationen udføres på maksimalt niveau, sker der en gradvis involvering af alle systemerne (fig. 11, 12).
Figur 11 Energidækning ved maksimal arbejdsbelastning
Figur 12 Energidækning ved maksimal arbejdsbelastning
Typer af muskelfibre
Menneskelige muskelfibre har forskellige kvaliteter. Selv om man i dag ved, at der findes næsten 30 typer muskelfibre i den menneskelige krop, har vi en tendens til kun at arbejde med følgende tre typer:
Slow red muscle fibre I (SO – slow oxidative fibres)
Den langsomme røde muskelfiber er karakteriseret ved en høj aerob kapacitet og modstandsdygtighed over for træthed. Da deres anaerobe kapacitet er langsom, er de ikke i stand til at udvise stor muskelstyrke. Muskelkontraktionen har en tendens til at være langsom – 110 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhed indeholder ca. 10-180 muskelfibre.
Shurtig rød muskelfiber IIa (FOG – hurtige oxidative glykolytiske fibre)
Den hurtige røde muskelfiber deler nogle af kvaliteterne med en langsom fiber eller en fiber af IIx-typen. Denne fiber er kendetegnet ved en middelstor aerob kapacitet og modstandsdygtighed over for træthed. Den udviser også en høj anaerob kapacitet og er i stand til at udvise stor muskelstyrke. Kontraktionshastigheden er 50 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhed indeholder ca. 300-800 fibre.
Fast white fibre IIx (FG – hurtig glykolytisk fiber)
I modsætning til de tidligere nævnte typer er den hurtige hvide fiber karakteriseret ved lav aerob kapacitet og tendens til hurtig træthed. Til gengæld har den den største anaerobe kapacitet og er i stand til at udvise betydelig muskelstyrke. Kontraktionshastigheden er 50 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhed indeholder ca. 300-800 fibre.
Mængden af denne type muskelfibre er genetisk givet (op til 90 %) (Jančík et al., 2007) og varierer hos den enkelte person. I den gennemsnitlige befolkning er forholdet mellem langsomme og hurtige fibre 1:1. Følgende figur (fig. 13) viser forholdet mellem langsomme og hurtige fibre hos atleter, der dyrker forskellige discipliner.
Figur 13 Forholdet mellem hurtige (type FG og FOG) og langsomme (type SO) fibre hos forskellige typer atleter
I muskelkontraktion aktiveres de enkelte typer af muskelfibre i overensstemmelse med intensiteten af muskelbevægelsen. Under træning med lav intensitet rekrutteres primært langsomme fibre. Men med stigende intensitet af træningen aktiveres de hurtige fibre. Det er her vigtigt at bemærke, at fiberforholdet er forskelligt i forskellige muskler i den menneskelige krop. F.eks. er der en tendens til, at posturale muskler indeholder flere langsomme fibre.