الطاقة
Energy Metabolism
تعتبر الشمس هي المصدر الأساسي للطاقة حيثُ تُشع الطاقة إلى الكرة الأرضية، فعندما
تصل أشعة الشمس إلى النباتات يقوم النبات بتحويلها وتخزينها في شكل طاقة كيميائية عن
طريق عملية البناء الضوئي. ونحن بدورنا (الإنسان) عندما نتغذى على هذه النباتات أو على
الحيوانات التي تتغذي على هذه النباتات فنحن نختزن هذه الطاقة داخل أجسادنا لاستخدامها
فيما بعد.
وتُخزن الطاقة في النباتات في صورة كربوهيدرات ، دهون ، وبروتينات ، ونحن أيضاً
نخزن الطاقة في أجسادنا بتحويل هذه الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية عن طريق الشحنات
العصبية ثم إلى طاقة حركية تساعد على عملية الانقباض العضلي.
الانقباض العضلي يتحقق عن طريق انطلاق الطاقة المختزنة من المركبات الكيميائية داخل
جسم الإنسان ، وبالتالي فإن الطاقة تمد الجسم بالقوة اللازمة لأداء المجهود البدني ، وبدون
الطاقة لا يمكن للعضلات أن تنقبض .
وسوف نستعرض العمليات الفسيولوجية التي تُطلق الطاقة اللازمة لانقباض العضلات ،
وتسمي هذه العمليات المنتجة للطاقة في مجملها بعمليات الأيض أو التمثيل الغذائي .
ونجد أن المعلومات المتوفرة عن عملية تمثيل الطاقة خلال العقدين الماضيين قد ساهم في
تحسين طرق التدريب حيث انه من المهم بالنسبة للطلاب الدارسين لمناهج التربية البدنية
وعلوم الحركة أن يتفهموا عمليات التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة . ويبدأ هذا الفصل بأشكال
تخزين الطاقة ووصف ومناقشة العمليات الفسيولوجية التي تمكن العضلات من الانقباض .
أشكال تخزين الطاقة في الجسم
تخزن الطاقة في جسم الإنسان على شكل بعض المواد الكيمائية كالتالي :
.ATP أدينوزين ثلاثى الفوسفات n
.PC فوسفات الكرياتين n
الكربوهيدرات. n
الدهون. n
البروتينات .
Adenosine Triphosphate ATP: أدينوزين ثلاثي الفوسفات
هو المصدر الأول والمتجدد دائما للطاقة في الجسم وتستخدم العضلات ATP يعتبر ال
هذا المصدر فى الانقباض ، وتساعد كل المواد الكيمائية الأخرى وهى فوسفات الكرياتين
الكربوهيدرات ، الدهون ، والبروتينات فى أعادة تركيب هذا المركب والذي يتكون من ، PC
جزئ واحد من البروتين وثلاث جزيئات من الفوسفات . وهذا الترتيب يعكس معدلاتهم
. ATP لإطلاق ال
والتركيب الكيميائي لهذا المركب هو : ادينوزين ثلاثي الفوسفات = ادينوزين + فوسفات +
فوسفات + فوسفات + طاقة
عند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض وذلك نتيجة اتحاد اللويفات العضلية
(الميوسين والأكتين) . وباتحاد العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك انفصال
مما يؤدى إلى أطلاق طاقة كيميائية تتحول ATP إحدى روابط الفوسفات عن جزئ ال
جزئيا إلى طاقة ميكانيكية (حركية) تستخدمها ألياف العضلات .
وتنقبض العضلة عند القيام بأي عمل ويكون المركب الناتج من الانقباض هو ادينوزين ثنائي
حيث يحتوى على جزيئين من الفوسفات . ADP الفوسفات .
فوسفات الكرياتين
ATP يعتبر هذا المركب الكيميائي من أسرع مصادر الطاقة اللازمة لاستعادة مركب ال
وهو مكون من جزئ واحد من الكرياتين وجزئ أخر من الفوسفات . ويرتبطان معا عن
طريق الطاقة .
التركيب الكيميائي لفوسفات الكرياتين هو : فوسفات الكرياتين = كرياتين + فوسفات + طاقة
صغيرة جدا ويكفى CP ويعتبر مقدار ما يمكن تخزينه في العضلات من مركب ال
١٥ ثانية فقط من زمن بذل الجهد الكلى . – لانقباض العضلات لمدة تتراوح بين ١٠
ويستنفذ هذا المصدر على مرحلتين فيستهلك بسرعة بعد ٥ إلى ٦ ثواني من المجهود ثم
ببطء خلال السباق ، وعند الزيادة القصوى في السرعة أكثر من ٥ إلى ٦ ثواني سوف
المخزونة تماماً فى خلال ١٠ إلى ١٥ ثانية . CP تستنفذ نسبة ال
بحيث لا يقل معدل أو قوة انقباض CP سريعاً من تفكك ال ATP ويتم إحلال ال
العضلات . ويتم الإحلال كالتالي تنحل الرابطة التي تربط الكرياتين والفوسفات فينطلق
فيتكون جزئ ال ADP الفوسفات مصحوباً بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب ال
الموجودة فى العضلة ويبدأ CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى . ATP الاتجاه إلى تعويض ال
بشكل مستمر ولكن تحصل العضلة ATP ولاتستطيع العضلة استخدامه كمصدر لاستعادة ال
على الطاقة من مصادر أخرى مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات
Carbohydrates الكربوهيدرات
يتكون الطعام من مواد سكرية ونشوية بسيطة تمد الجسم بالطاقة اللازمة لتعويض
وتحتوى الأطعمة على مواد سكرية ونشوية بسيطة ومركبة تتحول الى جلوكوز . ATP ال
خلال عملية الهضم وتدخل مجرى الدم حيث تنتقل الى جميع خلايا الجسم .
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لأنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لأحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بأنحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم ( فوسوربليز
الخطوة الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض
ويحفز التفاعل بواسطة (Phosphophenol Pyruvate البيروفيك من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم ( Pyruvate Kinase أنزيم (كيناس بيروفيت
(PFK) (سيتوبلازم) الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها . ويعد أنزيم
أحد أهم الأنزيمات في هذه العملية حيث يلعب دورا كبيرا في Phosphofructokkinase
التحكم في معدلات التمثيل الغذائي .
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهى ذرات ( H ) كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
كهربية تحتوى على الطاقة فى الإلكترونات التي تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع
LDH Enzyme ) حمض البيروفيك يكون الناتج هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
بتحفيز هذا التفاعل ويعتبر حامض اللاكتيك هو ناتج من (Lactate Dehydrogenase
نواتج تمثيل الجلوكوز فى غياب الأوكسجين .
ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك في العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض
الذي يؤدى الى زيادة PH الرياضيين بالتعب وأِن كان السبب هو الهبوط الحاد للهيدروجين
الحموضة . فعند الزيادة فى حمض اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى
متوازنة ، ( التوازن بين الحمضية و القلوية ) PH فى الجسم والتى يكون فيها نسبة ال
وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبه
للعضلات العاملة.
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض الى حمض بيروفيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحلل بدورها الى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسوجين
ويتحول الى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك .
Muscle Glycogen نشا العضلات
يختزن الجلوكوز في العضلات على هيئة جليكوجين والذي يتكون من سلسلة من جزيئات
الجلوكوز . وعندما يبدأ التدريب فأن الجليكوجين المخزون فى العضلات يتفكك مرة أخرى
إلى جلوكوز والذي يستخدم فى خلال سلسلة من التفاعلات البسيطة والمركبة تسمى (تحلل
ولاستعادة الجليكوجين ATP لإطلاق الطاقة اللازمة لاستعادة ال (Glycolysis الجلوكوز
أكثر من مرة أثناء هذه التفاعلات . يتم الحصول على الطاقة بشكل سريع من جليكوجين
العضلات عنه من صور المواد الكربوهيدراتية الأخرى . وبالتالى فإن جليكوجين العضلات
CP بعد مركب ال ATP هو المصدر الأول لإطلاق الطاقة اللازمة لتعويض مركب ال
كرياتين الفوسفات .
Liver Glycogen and Blood Glucose نشا الكبد وجلوكوز الدم
الكبد والدم يحتويان على نسبة من الجلوكوز الذي يمكن تحويله وحمله الى العضلات عند
وهو الجلوكوز (Blood Sugar) الحاجة للطاقة ويعرف جلوكوز الدم غالبا بأسم سكر الدم
الذى يخرج عن طريق الامتصاص من الجهاز الهضمي الى الدم بعد عملية هضم الطعام .
وفى أوقات الراحة يتجه الجلوكوز الى الكبد أو العضلات حيث يخزن على هيئه جليكوجين
، وعندما يبدأ الرياضيين تدريباتهم فأن الجلوكوز الموجود فى تيار الدم يتجه مباشرة الى
خلايا العضلات ويدخل العملية الأيضية (عملية التمثيل) لإمداد العضلات بالطاقة الازمة
وأثناء الراحة فأن الجلوكوز الموجود بالدم يدخل الى الكبد ، ATP لتعويض مركب ال
ويخزن فى صورة جليكوجين . وفى أثناء المجهود مرة أخرى يتحلل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز بسيط يدخل الدم قبل أن ينتقل للعضلات لأنتاج الطاقة .
وهناك وظيفة أخرى لجليكوجين الكبد وهو الحفاظ على نسبة جلوكوز الدم اللازمة للمخ
والأنسجة العصبية الأخرى . حيث تستخدم خلايا المخ كغيرها من الخلايا الموجودة فى
الجسم الى الطاقة ولكنها على عكس تلك الخلايا الأخرى فأنها لا تستطيع تخزين الجلوكوز
فى صورة جليكوجين وبالتالي فهي تحتاج إلى مصدر دائم تستمد منه الطاقة عن طريق
الدورة الدموية . وعلى الرغم من ذلك فأن كلاً من جلوكوز الدم وجليكوجين الكبد لا يلعبان
أي دور في إمداد الجسم بالطاقة في أثناء المسابقات القصيرة . عند استخدام السرعة العالية
المطلوبة في المسابقات القصيرة والتي تتطلب معدلات سريعة جدا لإنتاج الطاقة فأن
ATP العضلات تعتمد مباشرة وكليا على الجليكوجين المختزن فى العضلات لتعويض ال
المفقود أثناء المجهود .
ويستخدم جليكوجين الكبد أثناء الراحة في البرنامج التدريبي وبين الوحدات التدريبية التى
تركز على عنصر التحمل الخاص ، وسبب ذلك هو أن عملية تحويل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز الدم ونقله الى العضلات تتم ببطء شديد .
ولايمكن إغفال أهمية جليكوجين الكبد وجلوكوز الدم فى تعويض نسبة الجليكوجين المستنفذة
فى العضلات وذلك أثناء فترات استعادة الشفاء بين التدريبات المختلفة الشدة وبين الوحدات
التدريبية المتكررة .
الدهون
تقوم الأنسجة الدهنية بإمداد الرياضيين بحوالي نصف الأحماض الدهنية المستخدمة أثناء
التمرين والنصف الأخر مصدره الدهون المختزنة فى الخلايا العضلية .
يجدر الأشارة الى أن استخدام هذه المصادر يكون أثناء تكرار الوحدات التدريبية فى خلال
الأسابيع والشهور أثناء البرنامج التدريبي . نظراً لأن انطلاق الطاقة من مصادر الدهون تتم
بصورة بطيئة ، فنجد أن الألياف العضلية البطيئة (الحمراء) تكون مناسبة أكثر بالنسبة لتمثيل
الدهون حيث يتوافر بها عدد أكبر من الميتوكوندريا وكميات كبيرة من الدم مما يساعد على
تمثيل الدهون وإنتاج الطاقة . أما الألياف العضلية السريعة (البيضاء) فتقدر بعشر قدرة
١٩٩٤ ) وبالتالي فإن رياضيين Brook, Fahey) الألياف الحمراء على تمثيل الدهون
المسافات الطويلة غالبا ما ينعمون بنسبة عالية من الألياف بطيئة الانقباض ، ويحرقون
كميات أكبر من الدهون وكميات أقل من جليكوجين العضلات من أجل الحصول على الطاقة
أثناء التمرينات ، مما يجعلهم لا يستنفذون جليكوجين العضلات بصورة سريعة ، وهذا ما
يجعلهم يتحملون التدريبات أكثر من أقرانهم الرياضيين . يتم تمثيل الجليكوجين هوائيا بتحويل
حمض البيروفيك وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد كربون وماء ولا يتكون حامض
اللاكتيك ، وبالتالي تقل نسبة الحموضة في الدم ويتم التمثيل الهوائي فى مرحلتين هما دورة
كربس & وسلسلة نقل الإلكترون .
** التمثيل الغذائي للطاقة بمراحلها الثلاثة:
يعرف مصطلح التمثيل الغذائى " بأنة هو عملية تخزين الطاقة على هيئة مصادر كيميائية
ثم اخراجها من مصادرها لأداء العمل المطلوب وتتم عملية التمثيل فى وجود الأكسجين وفى
عدم وجود الأكسجين ". وينقسم التمثيل الغذائى الى ثلاث مراحل:
( Nonaerobic ) ( ١- التمثيل الغذائى فى عدم وجود الأكسجين ( بدون أكسجين
من انحلال فوسفات الكرياتين ATP تشير هذه العملية إلى المعالجات السريعة لمركب ال
وتعرف هذه العملية (في عدم وجود الأوكسوجين أو بدون أوكسوجين) نظراً لأنها لاتتطلب
وجود الأوكسوجين ويستخدم هذا المصطلح للتفرقة بينه وبين مرحلة الأيض التي يتم فيها
تفكك الجلوكوز وتكوين الأحماض اللبنية (اللاكتيك) ، فأن الفرق بين هاتين المرحلتين من
التمثيل سوف يسهل علينا فهم أدوارهم في أثناء التدريبات.
فعند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض ونتيجة لذلك فأن المركبات
الموجودة في ألياف العضلة وهي ألياف العضلة (الميوسين والأكتين) يتحدان معاً وبأتحاد
العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك أنفصال إحدى روابط الفوسفات عن
مما يؤدى الى إطلاق طاقة كيميائية تتحول جزئيآ الى طاقة ميكانيكية ATP جزئ ال
(حركية) تستخدمها ألياف العضلات . وبهذا تنقبض العضلة عند القيام بعمل ما وتعتبر هذه
عملية سريعة جداً ولاتقلل من القوة التي يبذلها الرياضي ، وتعتمد هذه القوة المبذولة على
عدد الألياف التي تنقبض في وقت واحد في عضلة ما . وعندما تنقبض العضلة ويطلق
ATP مركب ال
حيث أنه يحتوي على ٢ جزيئين ADP فأن المركب الناتج يكون ادينوزين ثنائي الفوسفات
ينتج ٧.٣ كالوري من الطاقة ATP من الفوسفات . علماً بأن تفكك جزئ واحد من ال
الكيميائية بعضها يتحول إلى طاقة حركية تستخدمها العضلات أثناء الأنقباض العضلي
والباقي يتحول إلى طاقة حرارية . وتتحدد الكفاءة عن طريق نسبة الطاقة الكلية المستخدمة
عند القيام بمجهود ما . فعل سبيل المثال إذا كانت كفاءة السباح ١٤ % فإن ذلك يعني أن
% ١٤ % فقط من الطاقة الكيميائية استخدمت أثناء انقباض العضلات بينما تحولت ٨٦
المتبقية إلى طاقة حرارية . ولكي يستمر السباح في التدريب أو التمرينات التي يقوم بها فإن
مرة أخري علماً بأن هناك ATP يجب أن يتم معالجتها حتي تتحول إلى ال ADP مادة ال
داخل الخلايا العضلية تكفي للأنقباض لعدة ثواني . وأستعادة ATP كمية ضئيلة من مادة ال
تحتاج إلى أحلال الفوسفات والطاقة الحرة التي فقدت ومن اسرع الطرق ولأنجاز ATP ال
فالفوسفات والطاقة اللازمة يمكن الحصول عليها عن طريق ، CP ذلك هو انقسام مركب ال
بحيث CP سريعآ من تفكك ال ATP خطوة واحدة باستخدام هذه المادة . ويتم إحلال ال
لايقل معدل أو قوة أنقباض العضلات . ويتم الأحلال كالتالي تنحل الرابطة التى تربط
الكرياتين والفوسفات فينطلق الفوسفات مصحوبآ بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب
CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP فيتكون جزئ ADP ال
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى ATP الموجودة فى العضلة ويبدأ الاتجاه الى تعويض ال
.
Anaerobic Metabolism ٢- التمثيل الغذائى اللاهوائى
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لإنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لاحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بانحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه الخطوة (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم (فوسوربليز
الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض البيروفيك
ويحفز التفاعل بواسطة أنزيم (Phosphophenol Pyruvate من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم (سيتوبلازم) (Pyruvate Kinase (كيناس بيروفيت
الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها .
أحد أهم الأنزيمات فى هذه العملية حيث Phosphofructokkinase (PFK) ويعد أنزيم
يلعب دورآ كبيرآ فى التحكم فى معدلات التمثيل الغذائى . كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهذه ذرات كهربية تحتوى على الطاقة فى (H)
الإلكترونات التى تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع حمض البيروفيك يكون الناتج
هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
هذا التفاعل ، وحامض اللاكتيك هو ناتج من نواتج تمثيل الجلوكوز وينتج عندما يتم التمثيل
في غياب الأوكسوجين .
وبالتالي فهذا هو الناتج النهائي لمرحلة التمثيل . ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك فى
العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض السباحين بالتعب وذلك لتأثير هذه الأحماض
هو الذي يحقق التوازن بين حمضية وقلوية السوائل في (PH) ال . PH الضارة على ال
٧.٠ وبالتالي فإن السوائل تصبح PH الجسم . ويتحقق هذا التوازن عندما تكون نسبة ال
عن ٧.٠ PH عن ٧.٠ وتصبح حمضية إذا ما قلت نسبة ال PH قلوية اذا مازادت نسبة ال
في السوائل الموجودة داخل الخلايا العضلية ( PH وأهتمامنا هنا ينصب على نسبة ال
السائل الخلوي) . في وقت الراحة نجد أن هناك توازن بين نسبة الحموضة والقلوية في الدم
ويحدث أضطراب في هذا التوازن ويميل إلى الجانب الحمضي أثناء التمرينات الرياضية
عندما ينتج الجسم أحماض اللاكتيك .
ولذلك فإن الرياضي يتأثر إذا ماأصبحت السوائل داخل خلايا عضلاته حمضية لأن معدل
عن ٧.٠ ويزداد الشعور بالتعب PH سيصبح بطئ عندما يقل معدل ال ATP معالجة ال
تدريجياً ، ونتيجة لذلك فإن سرعة الرياضي سوف تقل لعدم القدرة على أنقباض العضلات
PH بقوة وسرعة . ففي السرعات العالية تتراكم الأحماض بشكل كبير وبذلك ينخفض ال
في الدم إلى أقل من ٧.٠ في أقل من ٦٠ ث . أما في السرعات البطيئة فيستغرق ذلك وقت
أطول لحدوث حالة من الحمضية في الدم والذي يسبب الشعور بالتعب وعدم القدرة على
مواصلة الأداء . وسبحان الله فإن الجسم يستطيع أن يزيل بعض هذه الأحماض ليؤخر
الشعور بالتعب و الحموضة ، وذلك كالتالي عندما تنقبض العضلة ويحدث زيادة في حمض
اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى فى الجسم والتى يكون فيها نسبة
متوازنة (التوازن بين الحمضية و القلوية) وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . PH ال
هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبة للعضلات العاملة .
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض إلى حمض بيرو فيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحول بدورها إلى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسجين
ويتحول إلى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك وذلك عن طريق أيضا دورة الألانين .
٣
Aerobic Metabolism - التمثيل الغذائي الهوائي
عندما يتم تمثيل الجليكوجين هوائياً فينتج ثاني أكسيد كربون وماء وتتدخل مئات
الخطوات في إنتاج هذه العملية ولايتكون أحماض اللاكتيك ويتحول حمض البيروفيك
وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء . وبالتالي فتقل نسبة الحموضة في الدم
، ويتم التمثيل الهوائي في مرحلتين دورة كربس & دورة نقل الإلكترون .
سلسلة نقل الإلكترون
إذا ما أردنا تأخير الشعور بالتعب فيجب التخلص من أيونات الهيدروجين التى تتكون أثناء
عملية التمثيل اللاهوائى حيث أن أيونات الهيدروجين الموجودة فى أحماض اللاكتيك نفسها
فى العضلات . ولهذا فمن PH وليس حامض اللاكتيك هو المسئول عن هبوط نسبة ال
الضروري التخلص من أكبر عدد ممكن من أيونات الهيدروجين أثناء التمرينات حتى
لايتكون حامض اللاكتيك نتيجة أتحاد هذه الأيونات مع حمض البيروفيك
دورة كربس
(A) تدخل جزيئات من حمض البيروفيك الى دورة كربس باتحادها مع الأنزيم المساعد
(يشير هذا الرمز الى حمض الخليك) لتكوين أنزيم الأستيل كولين .
وعندئذ يدخل أنزيم الأستيل كولين فى دورة كربس وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء ،
وتزداد نشاط هذه الأنزيمات بزيادة تمرينات التحمل مما يؤدى الى تكوين المزيد من حمض
البيروفيك الذى يدخل دورة كربس فى أثناء التدريب أو المسابقة مما يساعد على التقليل من
إنتاج أحماض اللاكتيك فى الجسم
البروتينات
تعتبر البروتينات هى العنصر الأساسى لبناء العضلات وتمثل أيضا إحدى أهم المنظمات
الحيوية في الجسم ، وذلك لما لها من دوراً فى تحقيق التوازن بين قلوية وحمضية سوائل
الجسم أثناء التدريب وهو ما يطلق عليه " توازن القاعدة الحمضية " . بالإضافة الى وظائف
أثناء التدريب وبالرغم من ATP البروتينات يمكن أيضاً أن تساهم بكمية قليلة لأعادة بناء ال
ذلك فإن انطلاق الطاقة من البروتينات تتم بصورة بطيئة مثلها مثل الدهون . وتمثيل
وأقلها أقتصادية . ATP البروتينات هو أبطأ وسيلة لتعويض ال
إن توافر الطاقة هو العامل الأساسي الذي يتحكم في سرعة إنطلاق اللاعبين ، وإن الغرض
من التمرين يجب أن يتمثل في أطلاق مزيد من الطاقة اللازمة للعضلات وبمعدلات سريعة .
ولأتمام هذه المهمه يستخدم التكيف للتدريب وهو أن يقوم الرياضي بأستهلاك كميات كبيرة
من الطاقة بأستمرار وبمعدلات سريعة خلال التدريب ، ولذلك فإن أجسادهم سوف تتكيف
وتخزن كميات أكبر من المواد التي تحتوي على الطاقة وتطلقها بصورة أسرع عند الحاجة
إليها أثناء المسابقات والبطولات . وبمعني أخر فأن عمليات التكيف تكون بالنسبة للمتطلبات
الخاصة التي يحتاج إليها الرياضي وذلك حتي تطلق الطاقة اللازمة لانجاز العمل المطلوالسعر الحراري هو مقياس الطاقة والمحتوي الحراري للأطعمة تشير إلى كمية الطاقة التي
يحصل عليها الجسم من هذه الأطعمة ، ونجد أن ١٠٠٠ سعر حراري يساوي واحد
كيلوكالوري وهو يساوي ٤٢٦.٨٥ كم/م من الجهد .
مقارنة بين كفاءة التمثيل الهوائي واللاهوائي :
. ATP - أن التمثيل الهوائي ينتج عنه المزيد من ال
- أن مستوي الحموضة يكون أقل عند التمثيل هوائياً .
أما في التمثيل . ATP - تمثيل جزئ واحد من الجليكوجين لاهوائياً ينتج ٤ جزيئات
. ATP الهوائي فإن جزئ واحد من الجليكوجين يخرج طاقة كافية لأنتاج ٣٦ جزئ من ال
- ينتج عن التمثيل اللاهوائي أحماض اللاكتيك وبالتالي تسبب حامضية الجسم والشعور
بالتعب .
- أما في التمثيل الهوائي فينتج ثاني أكسيد كربون وماء ويتم التخلص منها من الجسم
ولايحدث التعب . فأن التمثيل الهوائي بطئ لايستطيع أن يمد الطاقة للرياضات السريعة
والقصيرة ويجب المرور بخطوات عديدة حتي تنطلق الطاقة . ومن أهم وظائف وفوائد
خلال جميع أنواع ATP التدريب هو زيادة معدل التمثيل الهوائي والذي يدعم وينتج ال
السباقات .
Energy Metabolism
تعتبر الشمس هي المصدر الأساسي للطاقة حيثُ تُشع الطاقة إلى الكرة الأرضية، فعندما
تصل أشعة الشمس إلى النباتات يقوم النبات بتحويلها وتخزينها في شكل طاقة كيميائية عن
طريق عملية البناء الضوئي. ونحن بدورنا (الإنسان) عندما نتغذى على هذه النباتات أو على
الحيوانات التي تتغذي على هذه النباتات فنحن نختزن هذه الطاقة داخل أجسادنا لاستخدامها
فيما بعد.
وتُخزن الطاقة في النباتات في صورة كربوهيدرات ، دهون ، وبروتينات ، ونحن أيضاً
نخزن الطاقة في أجسادنا بتحويل هذه الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية عن طريق الشحنات
العصبية ثم إلى طاقة حركية تساعد على عملية الانقباض العضلي.
الانقباض العضلي يتحقق عن طريق انطلاق الطاقة المختزنة من المركبات الكيميائية داخل
جسم الإنسان ، وبالتالي فإن الطاقة تمد الجسم بالقوة اللازمة لأداء المجهود البدني ، وبدون
الطاقة لا يمكن للعضلات أن تنقبض .
وسوف نستعرض العمليات الفسيولوجية التي تُطلق الطاقة اللازمة لانقباض العضلات ،
وتسمي هذه العمليات المنتجة للطاقة في مجملها بعمليات الأيض أو التمثيل الغذائي .
ونجد أن المعلومات المتوفرة عن عملية تمثيل الطاقة خلال العقدين الماضيين قد ساهم في
تحسين طرق التدريب حيث انه من المهم بالنسبة للطلاب الدارسين لمناهج التربية البدنية
وعلوم الحركة أن يتفهموا عمليات التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة . ويبدأ هذا الفصل بأشكال
تخزين الطاقة ووصف ومناقشة العمليات الفسيولوجية التي تمكن العضلات من الانقباض .
أشكال تخزين الطاقة في الجسم
تخزن الطاقة في جسم الإنسان على شكل بعض المواد الكيمائية كالتالي :
.ATP أدينوزين ثلاثى الفوسفات n
.PC فوسفات الكرياتين n
الكربوهيدرات. n
الدهون. n
البروتينات .
Adenosine Triphosphate ATP: أدينوزين ثلاثي الفوسفات
هو المصدر الأول والمتجدد دائما للطاقة في الجسم وتستخدم العضلات ATP يعتبر ال
هذا المصدر فى الانقباض ، وتساعد كل المواد الكيمائية الأخرى وهى فوسفات الكرياتين
الكربوهيدرات ، الدهون ، والبروتينات فى أعادة تركيب هذا المركب والذي يتكون من ، PC
جزئ واحد من البروتين وثلاث جزيئات من الفوسفات . وهذا الترتيب يعكس معدلاتهم
. ATP لإطلاق ال
والتركيب الكيميائي لهذا المركب هو : ادينوزين ثلاثي الفوسفات = ادينوزين + فوسفات +
فوسفات + فوسفات + طاقة
عند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض وذلك نتيجة اتحاد اللويفات العضلية
(الميوسين والأكتين) . وباتحاد العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك انفصال
مما يؤدى إلى أطلاق طاقة كيميائية تتحول ATP إحدى روابط الفوسفات عن جزئ ال
جزئيا إلى طاقة ميكانيكية (حركية) تستخدمها ألياف العضلات .
وتنقبض العضلة عند القيام بأي عمل ويكون المركب الناتج من الانقباض هو ادينوزين ثنائي
حيث يحتوى على جزيئين من الفوسفات . ADP الفوسفات .
فوسفات الكرياتين
ATP يعتبر هذا المركب الكيميائي من أسرع مصادر الطاقة اللازمة لاستعادة مركب ال
وهو مكون من جزئ واحد من الكرياتين وجزئ أخر من الفوسفات . ويرتبطان معا عن
طريق الطاقة .
التركيب الكيميائي لفوسفات الكرياتين هو : فوسفات الكرياتين = كرياتين + فوسفات + طاقة
صغيرة جدا ويكفى CP ويعتبر مقدار ما يمكن تخزينه في العضلات من مركب ال
١٥ ثانية فقط من زمن بذل الجهد الكلى . – لانقباض العضلات لمدة تتراوح بين ١٠
ويستنفذ هذا المصدر على مرحلتين فيستهلك بسرعة بعد ٥ إلى ٦ ثواني من المجهود ثم
ببطء خلال السباق ، وعند الزيادة القصوى في السرعة أكثر من ٥ إلى ٦ ثواني سوف
المخزونة تماماً فى خلال ١٠ إلى ١٥ ثانية . CP تستنفذ نسبة ال
بحيث لا يقل معدل أو قوة انقباض CP سريعاً من تفكك ال ATP ويتم إحلال ال
العضلات . ويتم الإحلال كالتالي تنحل الرابطة التي تربط الكرياتين والفوسفات فينطلق
فيتكون جزئ ال ADP الفوسفات مصحوباً بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب ال
الموجودة فى العضلة ويبدأ CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى . ATP الاتجاه إلى تعويض ال
بشكل مستمر ولكن تحصل العضلة ATP ولاتستطيع العضلة استخدامه كمصدر لاستعادة ال
على الطاقة من مصادر أخرى مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات
Carbohydrates الكربوهيدرات
يتكون الطعام من مواد سكرية ونشوية بسيطة تمد الجسم بالطاقة اللازمة لتعويض
وتحتوى الأطعمة على مواد سكرية ونشوية بسيطة ومركبة تتحول الى جلوكوز . ATP ال
خلال عملية الهضم وتدخل مجرى الدم حيث تنتقل الى جميع خلايا الجسم .
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لأنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لأحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بأنحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم ( فوسوربليز
الخطوة الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض
ويحفز التفاعل بواسطة (Phosphophenol Pyruvate البيروفيك من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم ( Pyruvate Kinase أنزيم (كيناس بيروفيت
(PFK) (سيتوبلازم) الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها . ويعد أنزيم
أحد أهم الأنزيمات في هذه العملية حيث يلعب دورا كبيرا في Phosphofructokkinase
التحكم في معدلات التمثيل الغذائي .
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهى ذرات ( H ) كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
كهربية تحتوى على الطاقة فى الإلكترونات التي تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع
LDH Enzyme ) حمض البيروفيك يكون الناتج هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
بتحفيز هذا التفاعل ويعتبر حامض اللاكتيك هو ناتج من (Lactate Dehydrogenase
نواتج تمثيل الجلوكوز فى غياب الأوكسجين .
ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك في العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض
الذي يؤدى الى زيادة PH الرياضيين بالتعب وأِن كان السبب هو الهبوط الحاد للهيدروجين
الحموضة . فعند الزيادة فى حمض اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى
متوازنة ، ( التوازن بين الحمضية و القلوية ) PH فى الجسم والتى يكون فيها نسبة ال
وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبه
للعضلات العاملة.
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض الى حمض بيروفيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحلل بدورها الى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسوجين
ويتحول الى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك .
Muscle Glycogen نشا العضلات
يختزن الجلوكوز في العضلات على هيئة جليكوجين والذي يتكون من سلسلة من جزيئات
الجلوكوز . وعندما يبدأ التدريب فأن الجليكوجين المخزون فى العضلات يتفكك مرة أخرى
إلى جلوكوز والذي يستخدم فى خلال سلسلة من التفاعلات البسيطة والمركبة تسمى (تحلل
ولاستعادة الجليكوجين ATP لإطلاق الطاقة اللازمة لاستعادة ال (Glycolysis الجلوكوز
أكثر من مرة أثناء هذه التفاعلات . يتم الحصول على الطاقة بشكل سريع من جليكوجين
العضلات عنه من صور المواد الكربوهيدراتية الأخرى . وبالتالى فإن جليكوجين العضلات
CP بعد مركب ال ATP هو المصدر الأول لإطلاق الطاقة اللازمة لتعويض مركب ال
كرياتين الفوسفات .
Liver Glycogen and Blood Glucose نشا الكبد وجلوكوز الدم
الكبد والدم يحتويان على نسبة من الجلوكوز الذي يمكن تحويله وحمله الى العضلات عند
وهو الجلوكوز (Blood Sugar) الحاجة للطاقة ويعرف جلوكوز الدم غالبا بأسم سكر الدم
الذى يخرج عن طريق الامتصاص من الجهاز الهضمي الى الدم بعد عملية هضم الطعام .
وفى أوقات الراحة يتجه الجلوكوز الى الكبد أو العضلات حيث يخزن على هيئه جليكوجين
، وعندما يبدأ الرياضيين تدريباتهم فأن الجلوكوز الموجود فى تيار الدم يتجه مباشرة الى
خلايا العضلات ويدخل العملية الأيضية (عملية التمثيل) لإمداد العضلات بالطاقة الازمة
وأثناء الراحة فأن الجلوكوز الموجود بالدم يدخل الى الكبد ، ATP لتعويض مركب ال
ويخزن فى صورة جليكوجين . وفى أثناء المجهود مرة أخرى يتحلل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز بسيط يدخل الدم قبل أن ينتقل للعضلات لأنتاج الطاقة .
وهناك وظيفة أخرى لجليكوجين الكبد وهو الحفاظ على نسبة جلوكوز الدم اللازمة للمخ
والأنسجة العصبية الأخرى . حيث تستخدم خلايا المخ كغيرها من الخلايا الموجودة فى
الجسم الى الطاقة ولكنها على عكس تلك الخلايا الأخرى فأنها لا تستطيع تخزين الجلوكوز
فى صورة جليكوجين وبالتالي فهي تحتاج إلى مصدر دائم تستمد منه الطاقة عن طريق
الدورة الدموية . وعلى الرغم من ذلك فأن كلاً من جلوكوز الدم وجليكوجين الكبد لا يلعبان
أي دور في إمداد الجسم بالطاقة في أثناء المسابقات القصيرة . عند استخدام السرعة العالية
المطلوبة في المسابقات القصيرة والتي تتطلب معدلات سريعة جدا لإنتاج الطاقة فأن
ATP العضلات تعتمد مباشرة وكليا على الجليكوجين المختزن فى العضلات لتعويض ال
المفقود أثناء المجهود .
ويستخدم جليكوجين الكبد أثناء الراحة في البرنامج التدريبي وبين الوحدات التدريبية التى
تركز على عنصر التحمل الخاص ، وسبب ذلك هو أن عملية تحويل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز الدم ونقله الى العضلات تتم ببطء شديد .
ولايمكن إغفال أهمية جليكوجين الكبد وجلوكوز الدم فى تعويض نسبة الجليكوجين المستنفذة
فى العضلات وذلك أثناء فترات استعادة الشفاء بين التدريبات المختلفة الشدة وبين الوحدات
التدريبية المتكررة .
الدهون
تقوم الأنسجة الدهنية بإمداد الرياضيين بحوالي نصف الأحماض الدهنية المستخدمة أثناء
التمرين والنصف الأخر مصدره الدهون المختزنة فى الخلايا العضلية .
يجدر الأشارة الى أن استخدام هذه المصادر يكون أثناء تكرار الوحدات التدريبية فى خلال
الأسابيع والشهور أثناء البرنامج التدريبي . نظراً لأن انطلاق الطاقة من مصادر الدهون تتم
بصورة بطيئة ، فنجد أن الألياف العضلية البطيئة (الحمراء) تكون مناسبة أكثر بالنسبة لتمثيل
الدهون حيث يتوافر بها عدد أكبر من الميتوكوندريا وكميات كبيرة من الدم مما يساعد على
تمثيل الدهون وإنتاج الطاقة . أما الألياف العضلية السريعة (البيضاء) فتقدر بعشر قدرة
١٩٩٤ ) وبالتالي فإن رياضيين Brook, Fahey) الألياف الحمراء على تمثيل الدهون
المسافات الطويلة غالبا ما ينعمون بنسبة عالية من الألياف بطيئة الانقباض ، ويحرقون
كميات أكبر من الدهون وكميات أقل من جليكوجين العضلات من أجل الحصول على الطاقة
أثناء التمرينات ، مما يجعلهم لا يستنفذون جليكوجين العضلات بصورة سريعة ، وهذا ما
يجعلهم يتحملون التدريبات أكثر من أقرانهم الرياضيين . يتم تمثيل الجليكوجين هوائيا بتحويل
حمض البيروفيك وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد كربون وماء ولا يتكون حامض
اللاكتيك ، وبالتالي تقل نسبة الحموضة في الدم ويتم التمثيل الهوائي فى مرحلتين هما دورة
كربس & وسلسلة نقل الإلكترون .
** التمثيل الغذائي للطاقة بمراحلها الثلاثة:
يعرف مصطلح التمثيل الغذائى " بأنة هو عملية تخزين الطاقة على هيئة مصادر كيميائية
ثم اخراجها من مصادرها لأداء العمل المطلوب وتتم عملية التمثيل فى وجود الأكسجين وفى
عدم وجود الأكسجين ". وينقسم التمثيل الغذائى الى ثلاث مراحل:
( Nonaerobic ) ( ١- التمثيل الغذائى فى عدم وجود الأكسجين ( بدون أكسجين
من انحلال فوسفات الكرياتين ATP تشير هذه العملية إلى المعالجات السريعة لمركب ال
وتعرف هذه العملية (في عدم وجود الأوكسوجين أو بدون أوكسوجين) نظراً لأنها لاتتطلب
وجود الأوكسوجين ويستخدم هذا المصطلح للتفرقة بينه وبين مرحلة الأيض التي يتم فيها
تفكك الجلوكوز وتكوين الأحماض اللبنية (اللاكتيك) ، فأن الفرق بين هاتين المرحلتين من
التمثيل سوف يسهل علينا فهم أدوارهم في أثناء التدريبات.
فعند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض ونتيجة لذلك فأن المركبات
الموجودة في ألياف العضلة وهي ألياف العضلة (الميوسين والأكتين) يتحدان معاً وبأتحاد
العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك أنفصال إحدى روابط الفوسفات عن
مما يؤدى الى إطلاق طاقة كيميائية تتحول جزئيآ الى طاقة ميكانيكية ATP جزئ ال
(حركية) تستخدمها ألياف العضلات . وبهذا تنقبض العضلة عند القيام بعمل ما وتعتبر هذه
عملية سريعة جداً ولاتقلل من القوة التي يبذلها الرياضي ، وتعتمد هذه القوة المبذولة على
عدد الألياف التي تنقبض في وقت واحد في عضلة ما . وعندما تنقبض العضلة ويطلق
ATP مركب ال
حيث أنه يحتوي على ٢ جزيئين ADP فأن المركب الناتج يكون ادينوزين ثنائي الفوسفات
ينتج ٧.٣ كالوري من الطاقة ATP من الفوسفات . علماً بأن تفكك جزئ واحد من ال
الكيميائية بعضها يتحول إلى طاقة حركية تستخدمها العضلات أثناء الأنقباض العضلي
والباقي يتحول إلى طاقة حرارية . وتتحدد الكفاءة عن طريق نسبة الطاقة الكلية المستخدمة
عند القيام بمجهود ما . فعل سبيل المثال إذا كانت كفاءة السباح ١٤ % فإن ذلك يعني أن
% ١٤ % فقط من الطاقة الكيميائية استخدمت أثناء انقباض العضلات بينما تحولت ٨٦
المتبقية إلى طاقة حرارية . ولكي يستمر السباح في التدريب أو التمرينات التي يقوم بها فإن
مرة أخري علماً بأن هناك ATP يجب أن يتم معالجتها حتي تتحول إلى ال ADP مادة ال
داخل الخلايا العضلية تكفي للأنقباض لعدة ثواني . وأستعادة ATP كمية ضئيلة من مادة ال
تحتاج إلى أحلال الفوسفات والطاقة الحرة التي فقدت ومن اسرع الطرق ولأنجاز ATP ال
فالفوسفات والطاقة اللازمة يمكن الحصول عليها عن طريق ، CP ذلك هو انقسام مركب ال
بحيث CP سريعآ من تفكك ال ATP خطوة واحدة باستخدام هذه المادة . ويتم إحلال ال
لايقل معدل أو قوة أنقباض العضلات . ويتم الأحلال كالتالي تنحل الرابطة التى تربط
الكرياتين والفوسفات فينطلق الفوسفات مصحوبآ بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب
CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP فيتكون جزئ ADP ال
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى ATP الموجودة فى العضلة ويبدأ الاتجاه الى تعويض ال
.
Anaerobic Metabolism ٢- التمثيل الغذائى اللاهوائى
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لإنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لاحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بانحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه الخطوة (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم (فوسوربليز
الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض البيروفيك
ويحفز التفاعل بواسطة أنزيم (Phosphophenol Pyruvate من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم (سيتوبلازم) (Pyruvate Kinase (كيناس بيروفيت
الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها .
أحد أهم الأنزيمات فى هذه العملية حيث Phosphofructokkinase (PFK) ويعد أنزيم
يلعب دورآ كبيرآ فى التحكم فى معدلات التمثيل الغذائى . كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهذه ذرات كهربية تحتوى على الطاقة فى (H)
الإلكترونات التى تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع حمض البيروفيك يكون الناتج
هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
هذا التفاعل ، وحامض اللاكتيك هو ناتج من نواتج تمثيل الجلوكوز وينتج عندما يتم التمثيل
في غياب الأوكسوجين .
وبالتالي فهذا هو الناتج النهائي لمرحلة التمثيل . ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك فى
العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض السباحين بالتعب وذلك لتأثير هذه الأحماض
هو الذي يحقق التوازن بين حمضية وقلوية السوائل في (PH) ال . PH الضارة على ال
٧.٠ وبالتالي فإن السوائل تصبح PH الجسم . ويتحقق هذا التوازن عندما تكون نسبة ال
عن ٧.٠ PH عن ٧.٠ وتصبح حمضية إذا ما قلت نسبة ال PH قلوية اذا مازادت نسبة ال
في السوائل الموجودة داخل الخلايا العضلية ( PH وأهتمامنا هنا ينصب على نسبة ال
السائل الخلوي) . في وقت الراحة نجد أن هناك توازن بين نسبة الحموضة والقلوية في الدم
ويحدث أضطراب في هذا التوازن ويميل إلى الجانب الحمضي أثناء التمرينات الرياضية
عندما ينتج الجسم أحماض اللاكتيك .
ولذلك فإن الرياضي يتأثر إذا ماأصبحت السوائل داخل خلايا عضلاته حمضية لأن معدل
عن ٧.٠ ويزداد الشعور بالتعب PH سيصبح بطئ عندما يقل معدل ال ATP معالجة ال
تدريجياً ، ونتيجة لذلك فإن سرعة الرياضي سوف تقل لعدم القدرة على أنقباض العضلات
PH بقوة وسرعة . ففي السرعات العالية تتراكم الأحماض بشكل كبير وبذلك ينخفض ال
في الدم إلى أقل من ٧.٠ في أقل من ٦٠ ث . أما في السرعات البطيئة فيستغرق ذلك وقت
أطول لحدوث حالة من الحمضية في الدم والذي يسبب الشعور بالتعب وعدم القدرة على
مواصلة الأداء . وسبحان الله فإن الجسم يستطيع أن يزيل بعض هذه الأحماض ليؤخر
الشعور بالتعب و الحموضة ، وذلك كالتالي عندما تنقبض العضلة ويحدث زيادة في حمض
اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى فى الجسم والتى يكون فيها نسبة
متوازنة (التوازن بين الحمضية و القلوية) وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . PH ال
هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبة للعضلات العاملة .
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض إلى حمض بيرو فيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحول بدورها إلى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسجين
ويتحول إلى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك وذلك عن طريق أيضا دورة الألانين .
٣
Aerobic Metabolism - التمثيل الغذائي الهوائي
عندما يتم تمثيل الجليكوجين هوائياً فينتج ثاني أكسيد كربون وماء وتتدخل مئات
الخطوات في إنتاج هذه العملية ولايتكون أحماض اللاكتيك ويتحول حمض البيروفيك
وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء . وبالتالي فتقل نسبة الحموضة في الدم
، ويتم التمثيل الهوائي في مرحلتين دورة كربس & دورة نقل الإلكترون .
سلسلة نقل الإلكترون
إذا ما أردنا تأخير الشعور بالتعب فيجب التخلص من أيونات الهيدروجين التى تتكون أثناء
عملية التمثيل اللاهوائى حيث أن أيونات الهيدروجين الموجودة فى أحماض اللاكتيك نفسها
فى العضلات . ولهذا فمن PH وليس حامض اللاكتيك هو المسئول عن هبوط نسبة ال
الضروري التخلص من أكبر عدد ممكن من أيونات الهيدروجين أثناء التمرينات حتى
لايتكون حامض اللاكتيك نتيجة أتحاد هذه الأيونات مع حمض البيروفيك
دورة كربس
(A) تدخل جزيئات من حمض البيروفيك الى دورة كربس باتحادها مع الأنزيم المساعد
(يشير هذا الرمز الى حمض الخليك) لتكوين أنزيم الأستيل كولين .
وعندئذ يدخل أنزيم الأستيل كولين فى دورة كربس وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء ،
وتزداد نشاط هذه الأنزيمات بزيادة تمرينات التحمل مما يؤدى الى تكوين المزيد من حمض
البيروفيك الذى يدخل دورة كربس فى أثناء التدريب أو المسابقة مما يساعد على التقليل من
إنتاج أحماض اللاكتيك فى الجسم
البروتينات
تعتبر البروتينات هى العنصر الأساسى لبناء العضلات وتمثل أيضا إحدى أهم المنظمات
الحيوية في الجسم ، وذلك لما لها من دوراً فى تحقيق التوازن بين قلوية وحمضية سوائل
الجسم أثناء التدريب وهو ما يطلق عليه " توازن القاعدة الحمضية " . بالإضافة الى وظائف
أثناء التدريب وبالرغم من ATP البروتينات يمكن أيضاً أن تساهم بكمية قليلة لأعادة بناء ال
ذلك فإن انطلاق الطاقة من البروتينات تتم بصورة بطيئة مثلها مثل الدهون . وتمثيل
وأقلها أقتصادية . ATP البروتينات هو أبطأ وسيلة لتعويض ال
إن توافر الطاقة هو العامل الأساسي الذي يتحكم في سرعة إنطلاق اللاعبين ، وإن الغرض
من التمرين يجب أن يتمثل في أطلاق مزيد من الطاقة اللازمة للعضلات وبمعدلات سريعة .
ولأتمام هذه المهمه يستخدم التكيف للتدريب وهو أن يقوم الرياضي بأستهلاك كميات كبيرة
من الطاقة بأستمرار وبمعدلات سريعة خلال التدريب ، ولذلك فإن أجسادهم سوف تتكيف
وتخزن كميات أكبر من المواد التي تحتوي على الطاقة وتطلقها بصورة أسرع عند الحاجة
إليها أثناء المسابقات والبطولات . وبمعني أخر فأن عمليات التكيف تكون بالنسبة للمتطلبات
الخاصة التي يحتاج إليها الرياضي وذلك حتي تطلق الطاقة اللازمة لانجاز العمل المطلوالسعر الحراري هو مقياس الطاقة والمحتوي الحراري للأطعمة تشير إلى كمية الطاقة التي
يحصل عليها الجسم من هذه الأطعمة ، ونجد أن ١٠٠٠ سعر حراري يساوي واحد
كيلوكالوري وهو يساوي ٤٢٦.٨٥ كم/م من الجهد .
مقارنة بين كفاءة التمثيل الهوائي واللاهوائي :
. ATP - أن التمثيل الهوائي ينتج عنه المزيد من ال
- أن مستوي الحموضة يكون أقل عند التمثيل هوائياً .
أما في التمثيل . ATP - تمثيل جزئ واحد من الجليكوجين لاهوائياً ينتج ٤ جزيئات
. ATP الهوائي فإن جزئ واحد من الجليكوجين يخرج طاقة كافية لأنتاج ٣٦ جزئ من ال
- ينتج عن التمثيل اللاهوائي أحماض اللاكتيك وبالتالي تسبب حامضية الجسم والشعور
بالتعب .
- أما في التمثيل الهوائي فينتج ثاني أكسيد كربون وماء ويتم التخلص منها من الجسم
ولايحدث التعب . فأن التمثيل الهوائي بطئ لايستطيع أن يمد الطاقة للرياضات السريعة
والقصيرة ويجب المرور بخطوات عديدة حتي تنطلق الطاقة . ومن أهم وظائف وفوائد
خلال جميع أنواع ATP التدريب هو زيادة معدل التمثيل الهوائي والذي يدعم وينتج ال
السباقات .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.