Metabolism
Metabolism är en summa av händelser som utförs i människokroppen för att skapa energi och andra ämnen som är nödvändiga för dess verksamhet. I vår organism finns det kataboliska och anabola processer.
Katabolism är en process under vilken organiskt material bryts ner och energi frigörs samtidigt. Den kännetecknas av att glykogenreserver saknas och att icke-sackaridiska energikällor – fetter och proteiner – mobiliseras. Katabolism sker vid ökad rörelseaktivitet och är nödvändig för att upprätthålla livets funktioner.
Anabolism är å andra sidan en energikrävande process under vilken ämnen skapas. Substrattillgången överstiger det omedelbara behovet. Organismen skapar energireserver, vävnader skapas och förnyas. Anabola processer är förhärskande i situationer med minskad fysisk aktivitet.
De grundläggande näringsämnena (kolhydrater, lipider, proteiner) finns i den mat vi äter. Dessa omvandlas och absorberas genom matsmältningssystemet. Kolhydrater bryts ner till enskilda kolhydrater (monosackarider) där glukos tillhör de viktigaste. Lipider bryts ner till fria fettsyror och glycerol. Proteiner bryts ner till aminosyror. Dessa enkla ämnen kan sedan bli inblandade i mer komplicerade processer.
Kolhydrater används i både anaeroba och aeroba aktiviteter. ATP resyntetiseras från glykogen (muskelglykogen, leverglykogen) som omvandlas till glukos. Tillgångarna av glykogen i människokroppen är begränsade. Lipider används vid uthållighetsbaserad rörelseaktivitet med låg intensitet. Medan användningen av proteiner i ATP-resyntesen är mycket begränsad, används fria fettsyror i stor utsträckning. Glukos genereras genom glukoneogenes.
Muskelmetabolism
Musklerna behöver energi för att producera kontraktioner (fig. 6). Energin kommer från adenosintrifosfat (ATP) som finns i musklerna. Muskler tenderar att endast innehålla begränsade mängder ATP. När ATP är uttömt måste det resyntetiseras från andra källor, nämligen kreatinfosfat (CP) och muskelglykogen. Andra förråd av glykogen lagras i levern och människokroppen kan också resyntetisera ATP från lipider, dvs. fria fettsyror. Olika sätt att täcka energi används beroende på intensiteten och varaktigheten av den arbetsbelastning som organismen utsätts för.
Figur 6 Energi för musklerna
ATP-CP-systemet
Ovan nämnda ATP och CP är energikällorna för muskelsammandragning (fig. 7, 8, 9). Produktionen av energi som används vid muskelkontraktion sker på ett anaerobt sätt (utan syre).
Figur 7 ATP-molekyl
Figur 8 ATPas (ATP-nedbrytning och energiproduktion för muskelkontraktion)
Figur 9 ATP-resyntes från CP
Anaerob glykolys
Det är en kemisk process där ATP förnyas från glykogen, dvs.dvs. glukos på ett anaerobt sätt (utan tillgång till syre). I dessa processer bildas laktat, dvs. salt av mjölksyra i musklerna. Detta energisystem producerar 2 molekyler ATP. Glykolys – omvandling av glukos till 2 molekyler pyruvat som ger ett nettoutbyte av ATP-molekyler och 2 NADH-molekyler (anaerob nedbrytning av glukos till pyruvat och laktat) – se. Fig. 10.
Oxydativa systemet
Detta är en kemisk process där ATP-resyntesen sker på ett aerobt sätt (med tillgång till syre). Både glykogen eller glukos och fria fettsyror fungerar här som energikällor.
Aerob glykolys äger rum i cellens cytoplasma där 34 ATP-molekyler genereras från glykogen, dvs. glukos i närvaro av syre (figur 10).
Figur 10 Anaerob och aerob glykolys
Fria fettsyror som finns i mitokondrier i muskelfibrer och som omvandlas till acetyl-CoA används i ATP-resyntesen. Acetyl CoA går in i Krebscykeln och på så sätt genereras ATP-molekyler.
Individuella energisystem involveras beroende på intensiteten av en utförd rörelseaktivitet. Om prestationen utförs på maximal nivå sker en gradvis involvering av alla system (fig. 11, 12).
Figur 11 Energitäckning vid maximal arbetsbelastning
Figur 12 Energitäckning vid maximal arbetsbelastning
Muskelfibrernas typer
Mänskliga muskelfibrer har distinkta kvaliteter. Även om man numera vet att det finns nästan 30 typer av muskelfibrer i människokroppen, tenderar vi att endast arbeta med följande tre typer:
Slow red muscle fibre I (SO – slow oxidative fibres)
Den långsamma röda muskelfibrerna kännetecknas av en hög aerob kapacitet och motståndskraft mot trötthet. Eftersom deras anaeroba kapacitet är långsam kan de inte uppvisa stor muskelstyrka. Muskelkontraktionen tenderar att vara långsam – 110 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhet innehåller cirka 10-180 muskelfibrer.
Snabba röda muskelfibrer IIa (FOG – snabba oxidativa glykolytiska fibrer)
De snabba röda muskelfibrerna delar vissa egenskaper med de långsamma fibrerna eller fibrerna av IIx-typ. Denna fiber kännetecknas av medelhög aerob kapacitet och motståndskraft mot trötthet. Den visar också hög anaerob kapacitet och kan uppvisa stor muskelstyrka. Kontraktionshastigheten är 50 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhet innehåller cirka 300-800 fibrer.
Snabba vita fibrer IIx (FG – snabb glykolytisk fiber)
Till skillnad från de tidigare nämnda typerna kännetecknas den snabba vita fibern av låg aerob kapacitet och tendens till snabb trötthet. Å andra sidan har den den största anaeroba kapaciteten och kan uppvisa en betydande muskelstyrka. Kontraktionshastigheten är 50 ms/muskelkontraktion. En motorisk enhet innehåller cirka 300-800 fibrer.
Volymen av denna typ av muskelfibrer är genetiskt given (upp till 90 %) (Jančík et al., 2007) och varierar hos enskilda personer. I den genomsnittliga befolkningen är förhållandet mellan långsamma och snabba fibrer 1:1. Följande figur (fig. 13) visar förhållandet mellan långsamma och snabba fibrer hos idrottare som ägnar sig åt olika discipliner.
Figur 13 Förhållandet mellan snabba (typ FG och FOG) och långsamma (typ SO) fibrer hos olika typer av idrottare
I muskelsammandragningen aktiveras enskilda typer av muskelfibrer i enlighet med intensiteten i muskelrörelsen. Under träning med låg intensitet rekryteras i första hand långsamma fibrer. Med ökande träningsintensitet aktiveras dock snabba fibrer. Det är här viktigt att notera att fiberförhållandet skiljer sig åt i olika muskler i människokroppen. Exempelvis tenderar posturala muskler att innehålla fler långsamma fibrer.