Sumber Energi Otot

Karena ATP adalah satu-satunya sumber energi yang dapat langsung digunakan untuk kegiatan ini, untuk kegiatan kontraktil untuk melanjutkan, ATP harus selalu disediakan. Terdapat 3 jalur pasokan ATP tambahan yang diperlukan selama kontraksi otot :

(1) Transfer dari fosfat berenergi tinggi dari kreatin fosfat ke ADP;

(2) fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron dan chemiosmosis);

(3) glikolisis.

Tidak seperti kebanyakan sel-sel tubuh, otot kadang memiliki aktivitas yang rendah saat otot berelaksasi dengan menggunakan sedikit ATP dan kadang otot memiliki aktivitas yang tinggi, ketika mereka berkontraksi dan menggunakan ATP dengan pesat . Jumlah besar ATP yang dibutuhkan untuk daya siklus kontraksi, untuk memompa Ca² ke retikulum sarkoplasma dan metabolik lainnya reaksi yang terlibat dalam kontraksi otot. Namun, ATP hadir dalam serat otot yang cukup untuk kekuatan kontraksi hanya beberapa detik. Jika olahraga berat yang memerlukan waktu lama, serat otot harus membuat ATP yang berlebih.

Kreatin fosfat

Merupakan senyawa energi tinggi dibangun ketika otot sedang beristirahat. Kreatin fosfat tidak dapat berpartisipasi langsung dalam kontraksi otot. Reaksi ini terjadi di tengah-tengah filamen geser dan oleh karena itu adalah cara tercepat untuk membuat ATP yang tersedia untuk otot. Creatine phosphate menyediakan energi yang cukup untuk sekitar delapan detik dari aktivitas intens. Kreatin fosfat dibangun kembali ketika otot sedang beristirahat dengan mentransfer gugus fosfat dari ATP ke kreatin. Ketika serat otot yang santai, mereka menghasilkan lebih banyak ATP daripada mereka butuhkan untuk beristirahat.

Kelebihan ATP digunakan untuk mensintesis kreatin fosfat, molekul yang kaya energi yang hanya ditemukan dalam serat otot. Enzim creatine kinase (CK) mengkatalisis transfer salah satu energi tinggi  gugus fosfat dari ATP ke kreatin, membentuk creatine phosphate  dan ADP.

Creatine adalah molekul asam amino yang disintesis dalam hati, ginjal, dan pankreas dan kemudian  diangkut ke serat otot. Kreatin fosfat tiga sampai enam kali lebih banyak daripada ATP dalam sarcoplasm dari serat otot yang beristirahat. Ketika kontraksi dimulai dan tingkat ADP mulai meningkat, CK mengkatalisis transfer energi tinggi fosfat kelompok dari kreatin fosfat kembali ke ADP.

Fosforilasi langsung ini merupakan reaksi cepat meregenerasi molekul ATP baru. Apabila bersama-sama, kreatin fosfat dan ATP menyediakan energi yang cukup untuk otot untuk berkontraksi secara maksimal selama sekitar 15 detik. Ini jumlah energi yang cukup untuk ledakan singkat maksimal kegiatan-misalnya, untuk berlari 100 meter.

Fosforilasi oksidatif

Jika kontraktil tergantung energi kegiatan adalah untuk melanjutkan, pergeseran otot untuk alternatif yang jalur fosforilasi oksidatif dan glikolisis untuk membentuk ATP. Jalur multistepped ini membutuhkan waktu untuk mengambil mereka tingkat pembentukan ATP untuk mencocokkan tuntutan peningkatan energi, waktu yang diberikan oleh pasokan energi langsung dari sistem kreatin fosfat satu langkah. Fosforilasi oksidatif terjadi di dalam otot mitokondria jika O2 hadir.

Oksigen diperlukan untuk mendukung sistem transpor elektron mitokondria, yang bersama-sama dengan chemiosmosis oleh ATP synthase, efisiensi memanfaatkan dengan efisien energi yang diambil dari pemecahan molekul nutrisi dan menggunakannya untuk menghasilkan ATP. Jalur adalah didorong oleh glukosa atau asam lemak, tergantung pada intensitas dan durasi aktivitas, meskipun memberikan hasil yang kaya dari 32 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa diproses, fosforilasi oksidatif relatif lambat karena dari jumlah langkah yang terlibat.

Selama latihan ringan (seperti berjalan) sampai sedang latihan (seperti jogging atau berenang), sel-sel otot dapat membentuk cukup ATP melalui fosforilasi oksidatif untuk mengikuti dengan kebutuhan energi sederhana dari mesin kontraktil untuk jangka waktu yang lama. Untuk mempertahankan oksidatif yang sedang berlangsung fosforilasi, otot-otot berolahraga tergantung pada pengiriman memadai O2 dan nutrisi untuk mempertahankan aktivitas mereka, aktivitas yang dapat didukung dengan cara ini adalah aerobik ( " dengan O2 " ) atau ketahanan -jenis latihan. O2 diperlukan untuk fosforilasi oksidatif terutama disampaikan oleh darah.

Peningkatan O2 yang tersedia untuk otot selama latihan melalui beberapa mekanisme : Deeper, lebih cepat pernapasan membawa lebih banyak O2, jantung berkontraksi lebih cepat dan tegas untuk memompa lebih banyak darah beroksigen ke jaringan ; lebih banyak darah dialihkan ke otot-otot berolahraga dengan pelebaran pembuluh darah memasok mereka, dan molekul hemoglobin yang membawa O2 dalam rilis darah lebih O2 dalam melaksanakan otot. Selain itu, beberapa jenis otot memiliki kelimpahan mioglobin, yang mirip dengan hemoglobin. Mioglobin dapat menyimpan sejumlah kecil O2, tetapi yang lebih penting, meningkatkan laju transfer O2 dari darah ke otot. Glukosa dan asam lemak, pada akhirnya berasal dari tertelan makanan, juga dikirim ke sel otot oleh darah. Selain itu, sel-sel otot dapat menyimpan jumlah terbatas glukosa dalam bentuk glikogen (rantai glukosa).

Selain itu, sampai titik hati dapat menyimpan karbohidrat sebagai glikogen tertelan kelebihan, yang dapat dipecah untuk melepaskan glukosa ke dalam darah untuk digunakan di antara waktu makan. Karbohidrat karbohidrat pemuatan meningkat. Asupan sebelum kompetisi - adalah taktik yang digunakan oleh beberapa atlet dengan harapan meningkatkan kinerja daya tahan acara-acara seperti maraton . Namun, setelah otot dan hati toko gl, kelebihan karbohidrat dicerna (atau lainnya gizi kaya energi) akan dikonversi ke lemak tubuh.

Glikolisis

Batas pernapasan dan kardiovaskular untuk berapa banyak O2 dapat dikirim ke otot. Itu adalah, paru-paru dan hati dapat mengambil dan memberikan begitu banyak O2 untuk berolahraga otot. Selanjutnya, dalam kontraksi - dekat maksimal, kuat kontraksi kompres hampir menutup pembuluh darah yang tentu saja melalui otot, sangat membatasi O2 yang tersedia ke otot. Bahkan ketika O2 tersedia, relatif sistem oksidatif fosforilasi - lambat mungkin tidak dapat untuk menghasilkan ATP cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan otot ini selama aktivitas intens.

Konsumsi energi Sebuah otot rangka yang dapat meningkatkan hingga 100 kali lipat ketika pergi dari diam ke highintensity latihan. Ketika O2 delivery atau fosforilasi oksidatif tidak bisa mengimbangi permintaan untuk pembentukan ATP sebagai intensitas latihan meningkat, sehingga otot mengandalkan semakin pada glikolisis untuk menghasilkan ATP. Reaksi glikolisis hasil produk untuk masuk utama ke dalam fosforilasi oksidatif jalur, tetapi glikolisis juga dapat melanjutkan sendirian dalam ketiadaan pengolahan lebih lanjut dari produk-produknya dengan fosforilasi oksidatif. Selama glikolisis, sebuah molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan dua molekul ATP di proses.

Piruvat dapat lebih terdegradasi oleh oksidatif fosforilasi untuk mengekstrak lebih banyak energi. Namun, glikolisis sendiri memiliki dua keunggulan dibandingkan fosforilasi oksidatif jalur : ( 1 ) glikolisis dapat membentuk ATP tanpa adanya O2 (operasi anaerob , yaitu, " tanpa O2 "), dan ( 2 ) itu dapat lanjutkan lebih cepat dibandingkan fosforilasi oksidatif. meskipun glikolisis ekstrak molekul ATP jauh lebih sedikit dari setiap molekul nutrisi diproses, dapat dilanjutkan sehingga jauh lebih cepat bahwa hal itu dapat outproduce fosforilasi oksidatif selama periode waktu tertentu jika cukup glukosa hadir. Kegiatan yang dapat didukung dengan cara ini adalah anaerobik atau latihan intensitas tinggi.

Produksi laktat

Meskipun glikolisis anaerob menyediakan sarana melakukan latihan intens ketika O2 kapasitas fosforilasi pengiriman/oksidatif terlampaui, dengan menggunakan jalur ini memiliki dua konsekuensi. Pertama, sejumlah besar bahan bakar nutrisi harus diproses, karena glikolisis jauh kurang efisien dibandingkan fosforilasi oksidatif dalam mengkonversi energi nutrisi menjadi energi ATP. (Glikolisis menghasilkan bersih 2 ATP untuk setiap molekul molekul glukosa terdegradasi, sedangkan fosforilasi jalur oksidatif dapat mengekstrak 32 molekul ATP dari setiap molekul glukosa.)

Otot Sel-sel dapat menyimpan jumlah terbatas glukosa dalam bentuk glikogen, tapi anaerobik glikolisis menghabiskannya dengan cepat otot ini persediaan glikogen. Kedua, ketika produk akhir anaerobik  glikolisis, piruvat, tidak dapat diproses lebih lanjut oleh jalur fosforilasi oksidatif, waktunya akan diubah ke laktat. Akumulasi laktat telah terlibat dalam nyeri otot yang terjadi selama ini bahwa latihan intens sebenarnya terjadi. (tertunda-onset nyeri dan ness kaku yang dimulai hari belakang tenaga otot terbiasa, Namun, mungkin disebabkan oleh reversibel struktural kerusakan.)

Selain itu, laktat (asam laktat) dijemput oleh darah menghasilkan asidosis metabolik yang menyertai intens  latihan, latihan anaerobik intensitas tinggi dapat berkelanjutan hanya untuk durasi pendek, berbeda dengan tubuh. Kemampuan lama untuk mempertahankan kegiatan ketahanan-jenis aerobik. Para peneliti percaya bahwa kedua menipisnya cadangan energi dan penurunan pH otot yang disebabkan oleh akumulasi laktat memainkan peran dalam timbulnya kelelahan otot, topik yang kami mengalihkan perhatian pada bagian berikutnya.

Oxygen Debt

Selama latihan, pembuluh darah otot membesar dan aliran darah meningkat sehingga pasokan O2 akan meningkat. Sampai titik tertentu, peningkatan konsumsi O2 sebanding dengan energi yang dikeluarkan dan semua kebutuhan energi dipenuhi oleh proses aerobik. Namun, ketika tenaga otot sangat besar, resynthesis aerobik menyimpan energi tidak dapat mengikuti dengan pemanfaatannya. Dengan kondisi tersebut, phosphorylcreatine masih digunakan untuk resynthesize ATP.

Beberapa sintesis ATP dilakukan dengan menggunakan energi yang dilepaskan oleh pemecahan anaerobik glukosa menjadi laktat. Penggunaan jalur anaerobik adalah membatasi diri karena meskipun difusi cepat laktat ke dalam aliran darah, cukup terakumulasi pada otot untuk akhirnya melebihi kapasitas buffer jaringan dan menghasilkan penurunan enzim - penghambat dalam pH. Namun, untuk jangka pendek, keberadaan jalur anaerobik untuk pemecahan glukosa memungkinkan tenaga otot berkekuatan jauh lebih besar daripada yang mungkin tanpa itu.

Setelah masa tenaga berakhir, O2 dikonsumsi untuk menghilangkan kelebihan laktat, mengisi ATP dan penyimpanan phosphorylcreatine, dan mengganti sejumlah kecil O2 yang berasal dari mioglobin. Jumlah O2 tambahan yang dikonsumsi proporsional dengan sejauh mana kebutuhan energi saat beraktivitas melebihi kapasitas untuk sintesis aerobik menyimpan energi, yaitu sejauh mana utang oksigen tersebut terjadi. Utang O2 diukur secara eksperimental dengan menentukan konsumsi O2 setelah latihan sampai, konsumsi basal yang konstan tercapai dan mengurangi konsumsi basal dari total. Jumlah utang ini mungkin enam kali konsumsi O2 basal, yang menunjukkan bahwa subjek mampu enam kali tenaga yang akan mungkin terjadi tanpa itu.

Atlet terlatih mampu meningkatkan konsumsi O2 otot mereka ke tingkat yang lebih besar daripada individu yang tidak terlatih dan mampu memanfaatkan FFA lebih efektif. Akibatnya, mereka sanggup mengeluarkan tenaga yang lebih besar tanpa menghabiskan penyimpanan glikogen mereka dan meningkatkan produksi laktat mereka. Karena itu, mereka kontrak utang oksigen lebih kecil untuk jumlah yang diberikan tenaga. Mereka juga telah belajar untuk ngarai karbohidrat selama beberapa hari sebelum acara kompetitif, meningkatkan otot mereka glikogen. Ini saja dapat sangat meningkatkan daya tahan tubuh mereka.