Energy Systems and Physiology
"Understanding the Energy Systems Used in Swimming"
ผู้เขียนบทความ : J.M. Stager, PhD, Jonathon Stickford, PhD, and Kirk Grand
ผู้แปล : SW8
Cr. รูปภาพ จาก https://pixabay.com
ในบทความที่แล้ว เราได้กล่าวถึงหัวข้อ Individuality of Training ใครยังไม่ได้อ่าน สามารถไปย้อนอ่านได้
ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงหัวข้อย่อยที่ 3 ในเรื่อง Understanding the Energy Systems Used in Swimming
3. การทำความเข้าใจระบบพลังงานที่ใช้ในการว่ายน้ำ
ในปลายศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ในยุโรปเริ่มสำรวจธรรมชาติของอากาศ ได้สังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งระหว่างการหายใจของสัตว์ และวิธีที่เปลวเทียนทำงาน พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่ากิจกรรมทั้งสองต้องการองค์ประกอบคือออกซิเจน(O2) ออกซิเจนมองไม่เห็น ไม่มีรสชาติ แต่พวกเขาสรุปว่าออกซิเจนต้องมีอยู่ในอากาศที่เราหายใจ
นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Antoine Lavoisier ได้รับเกียรติให้ตั้งชื่อออกซิเจน เขาเป็นคนแรกที่สรุปว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึงมนุษย์ด้วย จะใช้ออกซิเจนในระหว่างการหายใจ ต้องการออกซิเจนในการทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ในร่างกายเพื่อผลิตความร้อนและพลังงานเคมี และให้น้ำกับคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในร่างกาย
Lavoisier กล่าวไว้ว่า "ไฟแห่งชีวิต" เนื่องจาก มีต้นกำเนิดจากภายในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตและมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเผาผลาญพลังงาน ที่เกิดขึ้นภายในเนื้อเยื่อนั้น
เมแทบอลิซึม คือการเผาผลาญด้วยปฏิกิริยาทางเคมีมากมายที่เกี่ยวข้องในเซลล์, อวัยวะ, เนื้อเยื่อ, และอื่น ๆ ในร่างกายมนุษย์ การเผาผลาญโดยรวมของร่างกายนั้นขึ้นอยู่กับการทำงานของ catabolic ซึ่งเกิดขึ้นเพื่อทำลายโมเลกุลและสารตั้งต้นสำหรับการสร้างพลังงาน
และการทำงานของ anabolic ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การสังเคราะห์โครงสร้างใหม่ ๆ และสารประกอบที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและทำกิจกรรมในแต่ละวัน
เมแทบอลิซึมเชื่อมโยงกับโภชนาการและสารอาหารที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งเชื้อเพลิงและพลังงาน
เมื่อศึกษาลึกลงไปในพื้นที่ของการเผาผลาญ
เราจำเป็นต้องนิยามคำว่าออกซิเดชันก่อน
ออกซิเดชันหมายถึงปฏิกิริยาทางเคมีที่สารประกอบอินทรีย์รวมกับออกซิเจน ปฏิกิริยาทางเคมีนี้เป็นกระบวนการที่เซลล์และเนื้อเยื่อส่วนใหญ่เผาผลาญสารตั้งต้น เพื่อผลิตความร้อนและพลังงานเคมีที่มีประโยชน์ คือ adenosine triphosphate (ATP) เพื่อเติมพลังการทำงานของร่างกาย
กว่า 200 ปีที่ผ่านมา นับตั้งแต่ค้นพบการเชื่อมต่อระหว่างการเผาผลาญอาหาร, ออกซิเดชัน, และการสร้างความร้อน นักวิทยาศาสตร์อธิบายวิถีทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นจริง เชื้อเพลิง (เช่น อาหาร) ถูกใช้โดยเนื้อเยื่อที่มีชีวิตในกระบวนการสร้างพลังงานชีวภาพที่มีประโยชน์
กลางทศวรรษที่ 1930 เราศึกษากระบวนการทำงานจากต้นจนจบของการเผาผลาญอาหารแบบใช้ออกซิเจน และแบบไม่ใช้ออกซิเจน ได้สมบูรณ์มากยิ่งขึ้น
ขั้นตอนแรกของการเผาผลาญพลังงานภายในกล้ามเนื้อ โดยเฉพาะในช่วงออกกำลังกายหนัก ๆ มักเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า glycolysis เป็นกระบวนการที่น้ำตาล (หรือเรียกว่ากลูโคส) ถูกแบ่งย่อยภายในเซลล์ cytosol เพื่อผลิตพลังงานที่มีประโยชน์ (ATP)
กระบวนการเผาผลาญ (glycolysis) มีคาร์โบไฮเดรตถูกใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิง และได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นกรด pyruvic, NADH และ ATP ซึ่งกรดไพรรูวิค คือการออกซิเดชั่นผ่านวงจร TCA หรือเปลี่ยนเป็นกรดแลคติคนั่นเอง กรดแลคติคจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้องการใช้พลังงานของร่างกาย
ผลจากกระบวนการ glycolysis เราจะได้ ATP 2ตัว และยังให้สารประกอบที่สามารถเข้าสู่ห่วงโซ่ในการขนส่งอิเล็กตรอน (NADH) หรือวงจรของกรดซิตริกด้วย
ในที่ที่มีออกซิเจน pyruvate จะถูกแปลงเป็น acetyl-CoA อย่างรวดเร็ว สารตั้งต้นเข้าสู่เซลล์ไมโตคอนเดรียและผ่านการเผาผลาญแบบแอโรบิกผ่านวงจรกรดซิตริก แต่ก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่ากุญแจสำคัญนี้เกี่ยวข้องกับความต้องการในการผลิตพลังงานจริงหรือไม่
เมื่อต้องการพลังงานสูงในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก ร่างกายจะใช้ glycolysis แบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นหลัก แต่เมื่อความต้องการพลังงานต่ำ ร่างกายจะใช้ glycolysis แบบใช้ออกซิเจนแทนที่
acetyl-CoA นั้นสามารถเกิดขึ้นได้จากการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันเช่นเดียวกับ glycolysis ระหว่างการเผาผลาญกรดไขมัน เบต้าออกซิเดชั่นจะแยกโซ่คาร์บอนยาวที่พบในโมเลกุลของไขมันออกเป็นสองหน่วยย่อยของคาร์บอน ท้ายที่สุดก็กลายเป็นโมเลกุล acetyl-CoA
ดังนั้น ณ จุดนี้ในกระบวนการตั้งแต่ต้นจนจบปฏิกิริยาที่เหลืออยู่ก็จะเหมือนกันสำหรับ catabolism ของทั้งคาร์โบไฮเดรตและไขมัน
เมื่อมีออกซิเจน NADH ที่ผลิตผ่าน glycolysis สามารถเข้าสู่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน นำไปสู่การสร้างโมเลกุล ATP เพิ่มเติม
เมื่อออกซิเจนอยู่ในปริมาณที่ไม่เพียงพอ (หรือความต้องการพลังงานสูงมาก) ไพรูเวตจะถูกเปลี่ยนให้เป็นกรดแลคติค หรือ แลคเตท
ความเข้าใจในปัจจุบันคือ glycolysis นั้น ไม่ว่าจะเป็นผลในรูปแบบของไพรูเวตหรือแลคเตท (การเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจน) มันช่วยสร้างพลังงานได้ในอัตราที่มากกว่าการเผาผลาญแบบใช้ออกซิเจนเพียงอย่างเดียว
สำหรับบทความถัดไป จะกล่าวถึงหัวข้อย่อยที่ 4 ในเรื่อง Aerobic Metabolism and Swimming Performance
ท่านใดที่ต้องการแสดงความคิดเห็น ขอเป็นในเชิงบวก และ/หรือ ถ่ายทอดความรู้เพิ่มเติมเพื่อเป็นประโยชน์แก่ผู้อ่านท่านอื่นได้อ่านด้วย ขอบพระคุณอย่างสูง
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
