احتمالا شما هم مثل من مسابقات دو استقامت را دیده اید، که در آن ورزشکاران مسافت طولانی رو بدون توقف میدوند، در دو استقامت ورزشکاران ابتدا با سرعتی کم شروع به دویدن میکنند، و این سرعت را در تمام طول مسیر حفظ میکنند تا وقتی که به دور آخر برسند، در آن دور تمام دوندگان با حداکثر سرعت خودشون می دوند تا به خط پایان برسند. علت این کار دوندگان چیست؟ چرا تمام طول مسیر را سریع نمی‌دوند؟ یا چرا دور اول را سریع نمی دوند ؟برای پاسخ به این سوالات ابتدا باید با منابع تامین انرژی بدن آشنا بشویم، 3 منبع کلی تامین انرژی در بدن انسان شامل کربوهیدارت ها(قند ها)، لیپید ها(چربی ها)، و در نهایت پروتئین هاست،
بدن ابتدا برای دریافت انرژی خود از قند ها استفاده میکند، در صورت کاهش یا عدم وجود آن به سراغ تجزیه چربی ها رفته و در نهایت در صورت گرسنگی شدید و طولانی مدت، شروع به تجزیه کردن پروتئین های بدن می کند تا انرژی بخش حیاتی بدن که مغز است را تامین کنند تجزیه پروتئین ها به دلیل اینکه بسیاری از فعالیت های بدن را انجام میدهند، به شدت برای بدن مضر است و تنها این کار را در شرایط بسیار بحرانی که همان گرسنگی شدید است انجام میدهد، تا مغز و اندام های حیاتی به فعالیت خود ادامه دهند، اگر این عمل طولانی شود، فرد خواهد مرد، منبع دوم که چربی هاست، منبع مناسبی است انرژی که تولید میکند از قند ها بیشتر است و مقدار زیادی از آن در بدن ذخیره شده است، اما مشکل بزرگی وجود دارد، از آنجایی که مویرگ های مغز منافذ کوچکی دارند، مولکول های بزرگ نمیتوانند از آن عبور کنند و تنها مولکول هایی خاص که اندازه ی شان از منافذ کمتر باشد اجازه ورود به مغز را دارند این کار هم برای مهم بودن ارگان مغز است، در مغز چربی وجود ندارد و چربی ها از بافت های مختلف وارد کبد شده و در آنجا به ترکیباتی به نام اجسام کتونی تجزیه و تبدیل میشوند، این اجسام اندازه مناسبی دارند و توانایی عبور از مویرگ های مغز را برای ورود به مغز دارند، ولی مشکل اینجاست که این اجسام اسیدی اند و با ورود به خون، و تجمعشان Ph خون را کاهش داده و فرد دچار کتواسیدوز میشود، که در صورت افزایش آن یعنی تجزیه طولانی مدت چربی ها فرد به کما و در اخر باعث مرگ میشود. در نهایت تنها قند ها باقی می مانند که تجزیه آن ها در طولانی مدت آسیبی به بدن نمی رساند، تجزیه قند ها برای گرفتن انرژی جز اولین روش های بیولوژی برای تولید انرژی و بقا بوده است، و بسیاری از موجودات در دنیا تنها منبع انرژیشان همین قند ها هستند همچنین اصلی ترین منبع سوختی برای مغز نیز همین تجزیه قند ها است، و بخش عمده ای از قند بدن را مغز مصرف میکند، به همین علت است که هنگام فعالیت فکری مثل درس خواندن و مطالعه کردن هوس شیرینی میکنیم.
حال قند ها چگونه تجزیه می شوند، خودرویی را تصور کنید، برای روشن شدن خودرو و حرکت آن بنزین نیاز است، بنزین سوخت خودرو است که از نفت به وجود آمده است حال تصور کنید جای بنزین نفت در باک خودرو بریزیم، طبیعتا ماشین حرکت نخواهد کرد در صورتی که بنزین از همان نفت طی پالایش کردن آن به وجود آمده و انرژی نفت نیز بیشتر از بنزین است، ولی به دلیل اینکه خودروی ماشین نمیتواند انرژی نهفته در نفت را ازاد کند پس انرژی نهفته درون آن نیز فایده ای برای خودرو ندارد، دوباره برگردیم به بدن، ما انرژی روزانه خود را از مواد غذایی تامین میکنیم، ولی بدن نمیتواند از خود این غذا به صورت مستقیم برای ازاد کردن انرژی استفاده کند بلکه باید آن را تغییر دهد یا به قولی پالایش کند تا به فرمی در آید که بتواند انرژی نهفته آن را آزاد و استفاده کند، رایج ترین راه پالایش قند ها و به عبارتی تولید انرژی روش گلیکولیز است، گلیکولیز از واژه یونانی برگرفته شده است که به معنای شکستن قند یا شکستن شیرینی است، در این روش که بسیاری از موجودات از آن استفاده میکنند در آن یک مولکول قند مثل گلوکز طی چندین واکنش پیوسته با مصرف اندکی انرژی و مولکولی به نام NAD+ (ان ای دی مثبت خوانده شود) (مولکولی مهم است جلوتر دوباره به سراغش خواهیم رفت)تجزیه شده و به آب، ATP4 و 2پیروات تبدیل میگردد،ATP همان بنزین بدن است، بدن تنها به این فرم میتواند انرژی مواد غذایی را استفاده کند، تمام واکنش ها برای تولید انرژی در نهایت به مولکول ATP ختم میشود، در اینجا نمیخواهیم وارد جزئیات مولکول ها و ساختارشان بشویم، از حوصله این قسمت نیز خارجه، تا اینجا از مصرف یک مولکول گلوکز 4 ATP تولید شده که مقدار اندکی است این را هم باید بدانیم که برای تولید همین 4 ATP دو ATP نیز در ابتدا مصرف شده است پس سود خالص این روش می شود 2 ATP به ازای یک مولکول گلوکز،که برای موجودی به بزرگی انسان با فعالیت های روزانه ای که دارد مقدار به شدت کمی است. بدن اما راهکاری دیگری نیز دارد.
پیروات همچنان دارای انرژی نهفته زیادی است، و برای استخراج این انرژی نیاز به اکسیژن است پیروات طی چرخه ای به نام کربس، و واکنش هایی به نام زنجیره انتقال الکترون، با مصرف اکسیژن پیروات را تجزیه کرده و مقداری حدود 30 ATP به طور خالص تولید کرده، یعنی با مصرف اکسیژن بازده تولید انرژی 15 برابر شده که نیاز انرژی بدن رو تامین میکنه، به همین علته که ما انسان ها نیاز حیاتی به اکسیژن داریم زیرا در صورت عدم رسیدن اکسیژن کافی به بدن، انرژی تولیدی بدن کاهش زیادی یافته و ظرف 4 دقیقه مغز اسیب جدی میبیند و فرد پس از گذشت 4 الی 6 دقیقه خواهد مرد.
دوباره برگردیم به مسیر گلیکولیز، فرض کنید اکسیژن در دسترس نباشد آن وقت چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ همانطور که پیش تر گفتم برای گلیکولیز نیاز به مصرف 2 ATP و دو مولکولی به نام NAD+ است، وجود NAD+ برای تداوم مسیر گلیکولیز ضروری و لازم است، در مسیر گلیکولیز این مولکول تبدیل به NADH میشود و بعدا با مصرف اکسیژن دوباره به NAD+ تبدیل میگردد که حین این تبدیل برای بدن ATP یا همان انرژی تولید میشود زیرا این مولکول بخشی از انرژی آزاد شده گلوکز را در خود دارد و بدن با مصرف اکسیژن میتواند این انرژی نهفته را در زنجیره انتقال الکترون آزاد و ذخیره کند، که البته لازمه تولید انرژی از آن وجود اکسیژن است، پس از تولید شدن دوباره NAD+، دوباره بدن از این مولکول برای ادامه مسیر گلیکولیز استفاده میکند زیرا مقدار آن در سلول کم است پس بدن مجبور به بازتولید آن است، اگر اکسیژن موجود نباشد بدن برای بازتولید آن مجبور به استفاده از روش تخمیر لاکتیکی است، اصطلاح تخمیر به روش هایی گفته میشود که در آن اکسیژن برای تولید انرژی مصرف نمیشود. در تخمیر لاکتیکی از پیروات لاکتیک اسید تولید میشود و حین این واکنش NADH دوباره تبدیل به NAD+ میشود که همین برای بدن و سلول کافی است تا بتواند دوباره گلیکولیز را انجام بدهد. لاکتیک اسید تولید شده نیز از طریق جریان خون وارد کبد شده و در آنجا طی واکنش هایی با مصرف انرژی که همون ATP است دوباره به گلوکز تبدیل میشود این روش را گلوکونئوژنز میگویند که عکس گلیکولیز یا همون تجزیه قند است، گلوکونئوژنز تنها در کبد اتفاق می‌افتد و قند مورد نیاز سایر بافت ها رو تامین میکند
حال هنگام دو سرعت چه اتفاقی می افتد؟ وقتی شروع به دویدن میکنیم ماهیچه های پا و ماهیچه های دخیل در دویدن شروع به منقبض شدن میکنند که برای این انقباض ها نیاز به انرژی یا همان ATP دارند که این ATP را نیز از تجزیه قند ها با مصرف اکسیژن انجام میدهند، وقتی ما همچنان به دویدن سرعتی خود ادامه میدهیم، سیستم گردش خون در رساندن اکسیژن به عضلات کم می آورد و اکسیژن کافی به عضلات نمیرسد و عضلات مجبورند برای تولید انرژی از روش تخمیر لاکتیکی استفاده کنند که مقدار انرژی کمی تولید میکند، عضلات برای جبران این کمبود تولید انرژی، سعی میکنند سرعت تجزیه قند رو افزایش بِدن، یعنی قند با سرعت بیشتری نسبت به حالت اول که در آن اکسیژن مصرف میشد مصرف میشود تا بتوانند تا حدودی این اختلاف انرژی تولیدی را جبران کنند که خب این افزایش سرعت تجزیه قند به روش تخمیر لاکتیکی سبب افزایش تولید لاکتیک اسید نیز میشود که باعث تولید لاکتیک اسید زیادی میشود همینطور که از اسمش مشخصه لاکتیک اسید ترکیبی اسیدی است که سبب اسیدی شدن بدن و کاهش Ph خون مشود که همانند تجزیه چربی ها این اسیدی شدن برای بدن ضرر دارد و حتی ممکن است سبب مرگ شود، به همین علته که ورزشکاران حرفه ای نیز نمیتوانند بیشتر از 1 دقیقه آن هم در بهترین شرایط بدوند، یک ورزشکار حرفه ای پس از دویدن، بدنش حدود 30 دقیقه یا بیشتر زمان نیاز دارد که در حالت استراحت لاکتیک اسید تولید شده در کبد به گلوکز تبدیل شود، این عمل نیز با مصرف انرژی همراه هست که برای تامین انرژی آن بدن در زمان استراحت اکسیژن بیشتری مصرف میکند پس از دویدن و در حالت استراحت تا مدتی میزان تنفس فرد افزایش یافته تا اکسیژن لازم را دریافت کند به طور دیگر این اکسیژن اضافی بدهی مصرف گلوکز را در زمان دویدن جبران میکند زیرا کبد از آن برای تولید گلوکز استفاده کرده و این گلوکز های تولید شده را به عضلات میفرستد تا دوباره برای فعالیت بعدی عضلات اماده باشند.
الان متوجه شدیم که چرا ما انسان ها نمیتوانیم بیشتر از 1 دقیقه سریع بدویم، این حالت نه تنها در انسان بلکه در دیگر مهره داران نیز دیده میشود، مانند تمساح، تمساح ها حیواناتی تنبل و کند رو هستند حتما در مستند ها دیده اید که یک تمساح آرام هنگام شکار یا عصبانیت به طور ناگهانی شروع به چرخیدن های سریع و حرکت شلاق وار دم سنگینش میکند، این نوع حرکات کوتاه مدت اند و نیاز به انرژی بالایی دارند، و انجام آن ها به علت عدم رسیدن اکسیژن باعث تولید لاکتیک اسید در بدن تمساح شده که نیاز به ساعت ها زمان دارد تا این لاکتیک اسید را حذف کند، به همین علت است که ساعت های زیادی را دوباره بی حرکت می ایستد. سایر جانداران بزرگ مانند فیل ها و ببر ها کرگدن ها و پستانداران شیرجه رو مثل دلفین ها و نهنگ ها نیز همینگونه هستد حیوانات بزرگ منقرض شده مانند دایناسور ها نیز احتمالا همین مشکل را داشتند آنها نیز برای تامین انرژی فعالیت عضلانی خود لاکتیک اسید تولید میکردند که باعث ایجاد دوره استراحت طولانی می‌گردیده است که سبب اسیب پذیری آنها در برابر شکارچیان کوچک تر که قادر به استفاده بهتر از اکسیژن و تطبیق آن با فعالیت عضلانیشان بوده است می شدند اما پرندگان مهاجر این نقص را بهبود بخشیدند، پرندگان مهاجر قادرند بدون استراحت زمان زیادی را در آسمان پرواز کنند که آن هم به لطف سیستم گردش اکسیژن قوی است که دارند، آنها با داشتن کیسه های هوایی میزان اکسیژن رسانی به عضلاتشان را افزایش داده اند به همین علت میتوانند زمان زیادی فعالیت عضلانی بدون تولید لاکتیک اسید داشته باشند.
حال که متوجه این نکته در فعالیت عضلات بدن انسان شدید اکنون که دوباره مسابقات دو استقامت را تماشا کنید یا خودتان بخواهید شروع به دویدن برای کاهش وزن کنید حال میدانید که چرا باید اهسته و با سرعت کم بدوید.
اگر از این مطلب و یا دیگر مطالب ما خوشتون اومده، شما میتونید با دونیت کردن هر مبلغی از ما برای ادامه دادن این مسیر و تولید محتوای بیشتر و بهتر برای شما حمایت کنید و چراغ این راه باشید =)
درگاه حمایت مالی(دونیت): https://idpay.ir/armanbozorgi
